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Mögliche Abschlussarbeiten AG Pflanzenökologie und Geobotanik

Wie beeinflussen genetische Herkunft und klimatische Prägung das Wachstum von Eichenkeimlingen?

Bäume können sich genetisch an Umweltbedingungen anpassen oder epigenetisch akklimatisieren. In diesem Projekt wird untersucht, wie sich solche Einflüsse auf das Wachstum von Eichenkeimlingen (Quercus robur) auswirken, die aus einem europaweit gepflanzten Klon (DF159) stammen. Die Mutterpflanzen sind genetisch identisch, die Väter jedoch lokal verschieden. Alle Keimlinge wurden im Gewächshaus unter identischen Bedingungen angezogen – Unterschiede im Phänotyp lassen sich daher auf genetische oder epigenetische Herkunft zurückführen. Ziel ist es, mithilfe von Elternschaftsanalyse, phänotypischen Messungen und QTL-Analyse zu klären, ob bestimmte Merkmale mit der Herkunft des Vaters oder klimatischen Prägungen assoziiert sind.

Für wen? Studierende mit Interesse an experimenteller und molekularer Ökologie

Kontakt: Julia Voelker, Lars Opgenoorth

Erica arborea, Erica trimera und Erica tetralix – Vergleich dreier Referenzgenome einer hyperdiversen Gattung

Strukturelle Unterschiede im Genom spielen eine zentrale Rolle bei der Anpassung von Pflanzen an unterschiedliche Umweltbedingungen. In diesem Projekt sollen die Genome dreier Erica-Arten – E. arborea und E. trimera aus tropischen Hochlagen sowie E. tetralix aus gemäßigten Moorstandorten – bioinformatisch verglichen werden. Ziel ist es, Unterschiede struktureller Elementen zu identifizieren, z.B. solcher hinsichtlich Anpassungen an hohe Strahlung oder andere Extrembedingungen.

Für wen?  Studierende mit Interesse an Bioinformatik.

Kontakt: Mona Schreiber

Gibt es adaptive Anpassungen sogenannter “Hungerbuchen” an hohe Strahlung und Trockenstress im Nationalpark Kellerwald?

Sogenannte „Hungerbuchen“ wachsen an extrem sonnen- und trockenheits­exponierten Standorten im Nationalpark Kellerwald. Sie wachsen deutlich niedriger, verzweigen sich stark, haben dickere Rinde als ihre Nachbarn auf unmittelbar benachbarten Normalstandorten. Bisher ist unklar, ob trotz starkem unmittelbaren Genfluss zwischen beiden Standorttypen es zur Selektion eines mikrolokalen Ökotypens gekommen ist. Ein Experiment gab nun Aufschluss, dass Wildlinge der Hungerstandorte keine Reaktion gegenüber erhöhte Strahlung und signifikant geringe Reaktionen gegenüber Trockenstress im Merkmal Delta13C aufweisen. In einem gezielten Folgeexperiment soll die Masterarbeit möglichen physiologischen Ursachen nachgehen, wieso sich beide "Herkünfte" hinsichtlich der Strahlung unterscheiden. Dazu werden Wildlinge in einem Klimakammerexperiment unter kontrollierten Bedingungen getestet. Im Fokus stehen Unterschiede im Photosyntheseverhalten und Wasserhaushalt zwischen Sonnen- und Schattenherkünften.

Für wen? Studierende mit Interesse an experimenteller Ökologie.

Kontakt: Lars Opgenoorth, Monica Berdugo

Gibt es ein räumliches Wachstumsmuster in Baumkronen in Folge von Dürreereignissen?

Insbesondere Buchen leiden unter zunehmenden Dürreperioden. Diese können zu Kronenschäden und langfristig zur sogenannten Buchenkomplexkrankheit führen. In diesem Projekt wird ein durch Dürre geschwächter Baum aus dem Marburg Open Forest untersucht, der vollständig gefällt und in Stammscheiben zerlegt wurde. Ziel ist es, Jahrringdaten entlang der Baumtopologie auszuwerten und mit lokalen Klimaextremen zu vergleichen. Dabei soll rekonstruiert werden, ob sich Stress- oder Wachstumsjahre bis 2018 synchron im gesamten Baum widerspiegeln und ob danach eine Zunahme der Stresssymptome von unten nach oben erkennbar ist. Die dendroökologische Analyse der Stammscheiben wird mit Klimadaten kombiniert.

Für wen? Studierende mit Interesse an angewandter Waldökologie und Dendroökologie

Kontakt: Monica Berdugo, Lars Opgenoorth, Mona Schreiber

Wie beeinflussen Waldfragmentierung, Landschaft und Gelände die Mortalität von Bäumen?

In deutschen Wäldern sterben zunehmend einzelne Bäume – eine Entwicklung, die unter anderem mit Trockenheit, Waldstruktur und Landschaftszerschneidung zusammenhängt. In diesem Projekt wollen wir untersuchen, welche Umweltfaktoren die räumliche Verteilung toter Bäume beeinflussen. Dazu kombinieren wir Daten zur Waldfragmentierung mit topografischen Merkmalen wie Hangneigung, Exposition und topografischer Feuchte. Die Daten stammen aus hochauflösenden LiDAR-Geländemodellen und Drohnenaufnahmen toter Baumkronen, die über die Plattform deadtrees.earth zugänglich sind. Ziel ist es, mithilfe von statistischer Modellierung oder maschinellem Lernen zu verstehen, wie Landschaftsstruktur und Standortbedingungen gemeinsam Baumsterblichkeit prägen. Das Projekt ist relevant für den Klimawandel, da es Hinweise darauf geben kann, welche Wälder besonders gefährdet sind.

Für wen? Studierende mit Interesse für Waldökologie und Geoinformatik

Kontakt: Christian Mestre-Runge

Welche Merkmale bringen der Buche in welchem Habitat Vorteile? 

Wie regeneriert sich der Buchenwald? Die Buche kann in ihrem eigenen Schatten wachsen, allerdings auch nur langsam. Ganz offene Stellen mag die Buche nicht gerne. Vermutlich unterscheiden sich die jungen Buchen, die im Schatten stehen, von denen die auf der offenen Lichtung wachsen. In diesem Projekt möchten wir herausfinden, wie sich die jungen Buchen in unterschiedlichen Habitaten unterscheiden und wie phänotypische Merkmale mit der Zuwachsrate (Fitness) in den verschiedenen Habitaten zusammenhängen. Die Korrelation eines Merkmals mit Fitness in einem Standort beschreibt die phänotypische Selektion, die bestimmt welche Individuen sich in der Population durchsetzen können und den Wald von morgen bilden werden. Die Frage ist, kann sich der Buchenwald an den Klimawandel anpassen? Welche Eigenschaften benötigt er und welche Waldwirtschaft wäre förderlich?

Kontakt: Christian Lampei

Wie verlässlich kann das Alter an lebenden Buchensämlingen bestimmt werden

Die Rotbuche bildet im Herbst bereits die Knospen für das nächste Frühjahr. Direkt unter diesen überwinternden Knospen bildet sich im Laufe des späten Herbstes und Winters eine ziehharmonika-artige Winter-Knospen-Narbe, die dank der glatten Buchenrinde auch Jahre später noch zu sehen ist. Wir vermuten, dass wir anhand dieser Narben das Alter junger Buchen von bis zu sieben Jahren sicher bestimmen können, doch je nach Bedingung, kann die Buche auch mehrere Schübe im Jahr haben und „Schein-Winter-Knospen-Narben“ bilden. In diesem Projekt wollen wir die Methode mit der Jahresringmethode abgleichen und systematisieren. Eine sichere Altersbestimmung ist die Grundlage für viele Projekte. Zum Beispiel lässt sich damit ermitteln ob die Regeneration des Buchenwaldes Wetterabhängig ist.

Kontakt: Christian Lampei

Wie extrem sind die Buchenstandorte im Kellerwald-Edersee Nationalpark wirklich?

Der Kellerwald-Edersee Nationalpark ist berühmt für seine trockenen Steilhänge, die unter anderem auch mit Krüppel-Buchen bewachsen sind. Daneben gibt es aber auch tiefgründige Buchenstandorte mit einer dicken Humusauflage. Erste Experimente lassen vermuten, dass die Keimlinge von diesen unterschiedlichen Standorten an den jeweiligen Standort angepasst sind. Das ist erstaunlich, da die Buche windbestäubt ist. Es bräuchte daher eine sehr starke Selektion, um dem genetischen Austausch zwischen den Standorten entgegenzuwirken. In diesem Projekt möchten wir die Standorte ökologisch charakterisieren, von denen die Keimlinge in unserem Projekt stammen. Dies soll unter anderem durch eine floristische Charakterisierung mittels Ellenbergs Zeigerwerten geschehen, sowie die Bestimmung des PH-Werts und weiterer Bodenparameter, ausbringen von Datenloggern für Temperatur und Luftfeuchte, sowie über GIS-gestützte Methoden.

Kontakt: Christian Lampei

Breiten sich Fraßfeinde von invasiven Pflanzen diesen folgend ebenfalls aus?

Weißklee (Trifolium reptans) ist inzwischen eine weltweit vorkommende Art. Überall außerhalb Europas, ist der Klee dem Menschen folgend eingeführt worden. Eine weltweite Studie in unserer Arbeitsgruppe weißt darauf hin, dass Fraßfeinde den Klee in Europa, also den heimischen Gefilden, stärker befallen als in den neu besiedelten Gebieten, und während der Befall in Europa außerhalb von Städten stärker ist als im Stadtinneren, gibt es diesen Unterschied in den neu besiedelten Gebieten nicht. Eine mögliche Erklärung ist, dass die Fraßfeinde dem Klee gefolgt sind, aber außerhalb Europas stärker an die Verbreitung der Pflanze gebunden sind als im alten Verbreitungsgebiet. In diesem Projekt wollen wir die Verbreitung von Fraßfeinden des Weißklees anhand von Literatur und Beobachtungsdaten (z.B. Gbif) nachvollziehen.

Kontakt: Christian Lampei