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Die Rolle von Kieselerde in Brennpunkten der Biodiversität

Das Okavangodelta ist Afrikas größtes im Binnenland gelegenes Feuchtgebiet und Heimat einer außergewöhnlichen Artenvielfalt, die größtenteils das Ergebnis der einzigartigen Landschaft aus Inseln und Auen ist. Obwohl Silizium (Si) spielt eine wichtige Rolle bei der Inselbildung spielt, blieb seine Biogeochemie in tropischen Feuchtgebieten bislang ein Geheimnis, bis sich nun eine EU-finanzierte Initiative der Erforschung des Phänomens annahm.
Die Rolle von Kieselerde in Brennpunkten der Biodiversität
Die Bewegung von Silizium aus terrestrischen Lebensräumen in die aquatische Umwelt wird biologisch gesteuert. Die Vegetation nimmt gelöste Kieselsäure aus Boden und Grundwasser auf und speichert sie in der Biomasse. Das von der EU finanzierte Projekt "Hot-spots in biological transformation of silica" (HOBITS) sollte die biologische Pufferung des Siliziumzyklus erforschen.

Die HOBITS-Partner untersuchten den biologischen Siliziumzyklus im Okavangodelta in Botswana im südlichen Afrika. Eine Probenahmeexpedition sammelte Bodenwasser, Vegetation, Boden und Sedimente sowie Oberflächenwasser aus drei Transsekten entlang typischer Gradienten zwischen Inseln und Überschwemmungsebenen.

Eine zweite Expedition führte eine detaillierte Studie der biogeochemischen Prozesse quer durch das gesamte Okavangodelta durch. Auch eine Untersuchung über die Auswirkungen von Wasserpflanzen auf die Siliziumprozesse und die Veränderungen organischer Substanzen wurde durchgeführt. Die im Rahmen des Projekts realisierte vollständige Okavango-Transekte ermöglichte eine erstmalig durchgeführte detaillierte Analyse der Wasserqualität des Deltas.

Die erste Probenahmekampagne ergab große Mengen an biogenen Siliziumvorkommen in den oberen 30 cm der Sedimente und des Bodens, vor allem an von Gras dominierten Standorten. Das entspricht ungefähr 4 kg Silizium pro Quadratmeter in den biologisch aktiven oberen Schichten. Hier zeigt sich die Kapazität der Feuchtgebiete zur Rückhaltung von biogenem Silizium. Die Daten bewiesen die Bedeutung des Recyclings von Nährstoffen für die Aufrechterhaltung der riesigen Artenvielfalt des Deltas. Die am reichlichsten vorhandenen Primärproduzenten - Kieselalgen und Gräser - benötigen für ihre Produktion Silizium.

Die Ergebnisse der zweiten Probenahmekampagne ergaben große Konzentrationsvariationen bei Silizium, Magnesium (Mg), Kalium (K), Natrium (Na) und Kalzium (Ca), die sich durch die Verdampfung allein nicht erklären lassen. Die Wissenschaftler sammelten Bodenkerne bis in 6 m Tiefe, um den Verbleib von Si und weiteren Elementen entlang eines Insel-Auen-Gradienten zu verfolgen. Die Resultate zeigten, dass die Rolle der an der Oberfläche erfolgenden biologischen Verarbeitung von Elementen bei der Bildung des einzigartigen Insel-Auen-Gefüges bislang unterschätzt wurde.

Die innerhalb des HOBITS-Projekts durchgeführten Arbeiten wiesen nach, dass die Vegetation eine bisher unbekannte Rolle bei der Siliziumretention im Okavangodelta übernimmt. Bedeutend ist diese Erkenntnis deshalb, weil die Speicherung von Silizium durch die Vegetation wesentlich für die Unterstützung der Grundnahrungsmittelkette ist. Außerdem verschafften die durch HOBITS beobachteten biogeochemischen Muster Einblick in die Auswirkungen der hydrologischen und der die Nährstoffe betreffenden Nutzung auf die Produktivität und biologische Vielfalt des Deltas.

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