Das Projekt WETSCAPES ist in folgende Arbeitspakete mit den angegebenen Zielen strukturiert:
WP 1: Koordination
Koordination der Einrichtung der zentralen Untersuchungsflächen
Koordination der Abstimmung von Messungen zwischen Arbeitspaketen, sowie des Transfers von Proben
Organisation von Qualifizierungsmaßnahmen
Koordination der Antragstellung für einen SFB Transregio Rostock/Greifswald mit Beteiligung des DLR
Verwaltung und Koordination des Gesamtprojekts sowie der Dissemination
WP 2: Biomasse
Quantifizierung der oberirdischen pflanzlichen Biomasse und Produktivität von verschiedenen Niedermoortypen (Erlenbruchwald, Durchströmungsmoor, Küstenüberflutungsmoor) in Abhängigkeit von Wiedervernässung und Management
Quantifizierung der unterirdischen pflanzlichen Biomasse und Produktivität von verschiedenen Niedermoortypen (Erlenbruchwald, Durchströmungsmoor, Küstenüberflutungsmoor) in Abhängigkeit von Wiedervernässung und Management
Quantifizierung der pflanzlichen Biomasseabbauraten in verschiedenen Niedermoortypen (Erlenbruchwald, Durchströmungsmoor, Küstenüberflutungsmoor) in Abhängigkeit von Wiedervernässung und Management
WP 3: Mikrobiologie
Charakterisierung der Mikrobiome in Torfböden der untersuchten zentralen Untersuchungsstandorte und Mesokosmen hinsichtlich ihrer phylogenetischen und funktionellen Zusammensetzung und raum-zeitlichen Dynamik
Breite taxonomische Erfassung der am Torfumsatz beteiligten Pilze und Prokaryonten mittels kultivierungsunabhängiger Markergenanalysen
Identifizierung und Quantifizierung von Methan-bildenden und –konsumierenden Prokaryoten
Während in den zentralen Untersuchungsstandorten ein detailliertes Verständnis der Diversität und der saisonalen Dynamik der genannten Organismengruppen als Ziel angestrebt wird, steht bei den Mesokosmen das Verständnis der Mechanismen, welche die Veränderungen der mikrobiellen Aktivitäten und Gemeinschaftsstrukturen beeinflussen, im Vordergrund.
Ein wichtiges Ziel ist die Integration der Mikrobiomdaten mit biotischen und abiotischen Kontextdaten der Partner.
WP 4: Paläoökologie
Quantitative Charakterisierung von makroskopischen Biomasseabbauprodukten in Verdrängungstorfen, inklusive eines Katalogs von Makroresten
Quantitative Charakterisierung von mikroskopischen Biomasseabbauprodukten und anderen Non-Pollen-Palynomorphen (NPP, inklusive Pilzhyphen und –Sporen, Algen und Thekamoeben) in Verdrängungstorfen, inklusive eines Katalogs von Palynomorphen
Datierung der oberflächlichen Torfe. Antwort auf die Frage, wie viel Torf verschwunden ist seit der Entwässerung und ob in den wiedervernässten Standorten neuer Torf nachgewachsen ist.
Verständnis der Abhängigkeiten zwischen Biomasseabbauprodukten und Palynomorphen und i) der paläo-Torfmatrix, ii) der ober- und unterirdischen Biomasse, iii) bodenchemischer Eigenschaften, iv) Wasserstand und –schwankungen und v) mikrobiologischen Gruppen und Aktivitäten
WP 5: Wasserhaushalt
Quantifizierung der Wasserhaushaltskomponenten einschließlich der Speicherterme unter unterschiedlichen Wassermanagementszenarien und Vegetationstypen an Nieder- und Küstenmoorstandorten. Dieses Arbeitspaket liefert wichtige Grundlagen für alle anderen Projektpartner.
Abbildung von Gradienten und Flussraten innerhalb der ausgewählten Standorte und zu angrenzenden (aquatischen) Ökosystemkompartimenten als Grundlage für die Quantifizierung einzugsgebietsbezogener Wasser- und Stoffflüsse
WP 6: Stoffkreisläufe
Quantitative und qualitative Beschreibung der C-, N-, P- und S-Verbindungen in Niedermooren in Abhängigkeit von Vernässung und Management als Grundlage für die Erkenntnis der gekoppelten Umsetzungen dieser Stoffe. Dieses Arbeitspaket liefert Grundlagen für die APs P1 (Biomasseauf-/abbau), S3 (Stoffverlagerung) sowie G1, G2 (Gasaustausch)
Weiterentwicklung der massenspektrometrischen (GC/MS, Py-FIMS, LC-MS/MS, FT-ICRMS) und synchrotron-basierten (XANES, µ-XANES) Speziierungsmethoden, auch in Kombination mit den neuen Isotopenmethoden aus G2, zur detaillierten Erforschung von Stoffumsetzungsprozessen in degradierten und wiedervernässten Niedermooren
Beitrag zur Entwicklung von Strategien zur nachhaltigen Nutzung und Entwicklung der Niedermoorstandorte, indem ökologische Risiken aus den Stoffumsetzungen (z.B. mögliche P-Mobilisierung, Lachgasemissionen) erkannt/verstanden/vermieden und Lösungen für gewünschte Entwicklungen (Senkenfunktion, Biodiversität) hergeleitet werden
WP 7: Stofftransport
Bestimmung der Stofftransporteigenschaften von Torfsubstraten im unterschiedlichen Degradierungszustand für konservative und organische Proxy-Tracerstoffe. Dieses Arbeitspaket findet in enger Kooperation mit dem AP Stoffkreisläufe statt.
Entwicklung eines Simulationsmodells zur Abbildung von Stofftransportsituationen mit dynamischen Substrateigenschaften und variablen mobilen und immobilen Wasseranteilen. Dieses Arbeitspaket profitiert von laufenden Kooperationen mit kanadischen und nord-amerikanischen Partnern.
WP 8: Kohlenstoffaustausch
Quantifizierung des gasförmigen Kohlenstoffaustausches in verschiedenen, in MV flächenmäßig bedeutenden, Niedermoortypen (Küstenüberflutungsmoor, Erlenbruch auf Niedermoor, Offenland auf Niedermoor jeweils ent-/bewässert) auf Basis einer drei-jährigen Zeitreihe
Quantifizierung des Einsparpotentials wiedervernässter Moore für THG-Emissionen in Form von Kohlenstoff unter Berücksichtigung von Input/Export
Untersuchung der Produktion (Tiefenprofile) und der Emissionspfade (diffusiver vs. aktiver Transport durch Pflanzen, Ebullitionen), um
1. Auswirkungen des Wassermanagements (entwässert vs. wiedervernässt) und der Nutzung auf die THG-Bilanz zu quantifizieren,
2. Produktions- sowie Emissionsverhalten in Abh. von der Dauer der Wiedervernässung sowie von den standörtlichen Ausgangsbedingungen zu verstehen
3. wissensbasiert Empfehlungen für das Management von Wiedervernässungen und die klimaschonende Bewirtschaftung von Moor- und Küstenstandorten zu entwickeln.
WP 9: Stickstoffaustausch
Untersuchung der Mineralisation von Torf zu mineralischem Stickstoff und Stickstoffgasen (N2O und N2) zum besseren Verständnis von Torfzehrungsprozessen
Quantifizierung der N2O-Emission von Niedermoorstandorten in Abhängigkeit von Vernässung und Standort: Dieses Teilprojekt wird gemeinsam mit dem Arbeitspaket C-Umsatz und -Austausch eine Gesamttreibhausgasbilanzierung über drei volle Jahre erlauben (AP Treibhausgase)
Unterscheidung der mikrobiellen Produktionswege von N2O mit Hilfe neuer isotopischer Methoden. Die Kenntnis der Quellen erlaubt bessere Hinweise auf Mitigation und ist ein Schritt von einem korrelativen zu einem prozessbasierten Verständnis der N2O-Emissionen
Quantifizierung der Senkenfunktion wiedervernässter Moore für N2O: Dass Moore als Senken für N2O auftreten können, ist bekannt. Allerdings fehlt eine systematische Untersuchung des Ausmaßes der Senkenfunktion und der Steuerungsfaktoren.
WP 10: Treibhausgase
Quantifizierung des Treibhausgasaustausches in den zentralen Untersuchungsstandorten auf Basis einer drei-jährigen Zeitreihe.
Quantifizierung des Einsparpotentials wiedervernässter Moore für THG-Emissionen unter Berücksichtigung von Input/Export
Dynamische vollständige THG-Bilanzierung in Abhängigkeit von Standort und Vernässungsstand
Integration der THG-Austauschdaten mit bedeutenden im Projekt erhobenen Daten zu den die Prozesse beeinflussenden bzw. steuernden Biota zur Verbesserung des Verständnis verschiedener Prozessdetails, z.B. Beitrag von Torfen verschiedener Altersklassen zur tatsächlich gemessenen Methan- bzw. Lachgas-Emission.
WP 11: Forschungsdateninfrastruktur
Ziel dieses Arbeitspaketes ist der Aufbau einer Forschungsdateninfrastruktur (FDI) im WETSCAPES-Projekt:
1. Aufbau und Nutzung einer im WETSCAPES-Projekt gemeinsamen (Geo)datenlage zu Topographie, Boden, Relief, Melioration u.a. auf Basis von Webservices aus vorhandenen amtlichen und offenen Geodateninfrastrukturen sowie terrestrischen Messungen und Fernerkundung vom UAV bis zum Satellitenbild (z.B. präzise Geländemodelle (dm-Bereich), Topographie und Landnutzung).
2. Konzeption, Implementation und Tests einer webbasierten Forschungsdateninfrastruktur zur Speicherung und Verteilung aller Forschungsdaten. Die gemeinsame Datenlage und die Forschungsdateninfrastruktur ist eine querschnittsorientierte Aufgabe, von der alle Projektpartner profitieren und in die alle Daten des Projektes integriert werden. In der Indikatorenentwicklung kann auf diese Daten zugegriffen werden. Der Skalenübergang (Upscaling) zwischen der Feldebene bis zur Satellitenebene wird in der FDI abgebildet.
WP 12: Fernerkundung
Ziel dieses Arbeitspaketes ist es,
1. fernerkundbare Indikatoren (Proxies) für die wichtigen Umwelteffekte (insbesondere Stoffausträge) der Entwässerung und der Wiedervernässung zu entwickeln. Mittels Fernerkundungsmethoden sollen diese flächig dargestellt und quantifiziert werden. Die Proxies werden in enger Kooperation mit dem Arbeitspaket Integration entwickelt. Der Partner DLR wird Satellitendaten (SD) (optische/ Radardaten) bereitstellen und Methoden für die Massendatenverarbeitung zur Gewinnung höherwertiger Information aus flächendeckenden SD und deren Fusion mit punktuellen In-situ-Daten (z.B. automatische Georeferenzierung) entwickeln.
2. Zeitreihenanalysen sollen saisonale und übersaisonale Veränderungen in hydrologisch/ ökologisch relevanten Parametern aufdecken.
3. Up- und Downscaling-Verfahren zur Fusion fernerkundbarer Parameter (z.B. Digitale Geländehöhendaten, Vegetationsdaten) mit Messdaten anderer AP sollen entwickelt und getestet werden.
WP 13: Landnutzungswandel
Ziel dieses APs ist die Einschätzung der Landschaftsstoffhaushaltsänderungen über die Zeit durch Analyse der Moornutzung um 1780, 1880 und 1980 (aus Altkarten) im Vergleich zur heutigen Situation (aus aktuellen Geodaten und Satellitendaten).
Hierzu stehen historische Geodaten aus Altkarten bis ins Jahr 1780 in mehreren Zeitschnitten bis zu heutigen digitalen Geodaten im Maßstab 1.25.000 georeferenziert zur Verfügung. Ebenso gibt es bereits ausgewählte Satellitenbilder, die den Zeitraum seit 1973 in mehreren Zeitschnitten im Maßstab 1:100.000 abbilden. Mittels moderner UAV-Photogrammetrie lassen sich aktuelle Geodaten im Maßstab 1:10 (Genauigkeit Dezimeter) erzeugen.
Es sollen Methoden entwickelt werden, mit denen die Umwelteffekte, insbesondere die Stoffausträge, von Moornutzung und –nutzungswandel (z.B. Melioration, landwirtschaftliche Nutzung, Wiedervernässung) in den gewählten Untersuchungsgebieten über die Zeit räumlich-explizit quantifiziert werden können.
WP 14: Integration
1. Schaffen von Synergien durch Generierung von Hypothesen, Suchbildern und Forschungsanreize für alle WETSCAPES-Partner
2. Erarbeitung von neuen Forschungsfragen und weiterführenden Forschungsanträgen
3. Erstellung eines Erklärungsmodells zu Verdrängungstorfen: Integration der in den anderen AP erstellten Erklärungsmodelle in einem systemökologischen Ansatz
4. Dissemination der Forschungsergebnisse in die Gesellschaft.