Herzlich Willkommen

bei der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Die Arbeitsgemeinschaft Ökohydrologie und Biogeochemie  gehört zum Institut für Landschaftsökologie (ILÖK) der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.

Die Aufklärung von Wasser- und Stoffkreisläufen in Mooren und Oberflächengewässern steht im Mittelpunkt der international ausgerichteten Forschungen des Arbeitsbereiches. Zu diesem Zweck quantifizieren wir über hydrologische Ansätze Stoffflüsse und identifizieren und charakterisieren biogeochemische und geochemische Prozesse mit Hilfe chemisch-analytischer Methoden. Mathematische Simulationsmodelle und statististische Verfahren werden unterstützend eingesetzt um das Verhalten der untersuchten Systeme herauszuarbeiten. Das gewonnene Prozess- und Systemverständnis nutzen wir um die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Moore und Oberflächengewässer auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Maßstäben abzuschätzen und zu prognostizieren. 

Konkret untersuchen wir:

  • kurz- und langfristige Auswirkungen von Dürre und Überflutung auf Kohlenstoff, Schwefel – und Eisenumsetzungen in Mooren,
  • Effekte langfristiger Stickstoffdeposition, erhöhter Temperaturen, oder Renaturierungsmaßnahmen nach Nutzung oder Abtorfung auf die Kohlenstoff- und Stickstofffestlegung in Mooren,
  • Auswirkungen des Grundwasserzustroms auf Stoffumsetzungen in sauren Restseen des Braunkohletagebaus und ihre chemische Beschaffenheit,
  • Redoxprozesse von Huminstoffen und deren Bedeutung für anaerobe Respiration und Spurengasflüsse in wassergesättigten Systemen
  • Steuerungsmechanismen der Sequestration von Kohlenstoff in Seen und Gasaustausch mit der Atmosphäre.
Aktuelles

aus der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Leitfaden zur Vermehrung von Bulttorfmoosen

© DBU/Hölzel et al.

Bulttorfmoose sind von zentraler Bedeutung für das Ökosystem Hochmoor. Wie Untersuchungen zum Renaturierungserfolg zeigen, kommt es vielfach auch nach über 30 Jahren nicht zur Etablierung von Bulttorfmoosen. Als wesentliche Ursache hierfür ist Ausbreitungslimitierung infolge anthropogener Habitatfragmentierung sowie einer generell geringen Bedeutung der generativen Vermehrung bei Bulttorfmoosen zu nennen.
Das Institut für Landschaftsökologie hat in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Stiftung Lebensraum Moor und dem Substrathersteller Gramoflor GmbH & Co. KG, einen Leitfaden zur Vermehrung von Bulttorfmoosen für Renaturierungszwecke erstellt um diese gezielt in Renaturierungsflächen einbringen zu können. Im Rahmen des mit Mitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts, wurden verschiedene Vermehrungsverfahren auf künstlich bewässerten Gewächshaustischen erprobt und beispielhaft ins Freiland übertragen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind jetzt in einem von Norbert Hölzel, Till Kleinebecker, Klaus-Holger Knorr, Peter Raabe und Gabriela Gramann erstellten Leitfaden erschienen. Dieser Leitfaden richtet sich vor allem an Akteure im Moorschutz und in der Hochmoorrenaturierung.

Hochmoorrenaturierung.

Weiterführende Links:

DBU Download Link

Stiftung Lebensraum Moor

Dr. Svenja Agethen mit dem Dissertationspreis der Fakultät ausgezeichtet

Svenja Dissertationspreis
© K.-H. Knorr

Svenja Agethen, ehemalige Doktorandin der Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe, wurde für ihre herausragende Arbeit mit dem Dissertationspreis des Rektorats für die beste Dissertation in der Fakultät Geowissenschaften ausgezeichnet. Wir gratulieren dazu und freuen uns auf eine weitere spannende Zusammenarbeit mit ihr und ihrem neuen Arbeitgeber.
Ihre Arbeit beschäftigte sich mit Treibhausgasflüssen aus landwirtschaftlich vorgenutzten, abgetorften Mooren nach der Renaturierung. Entwässerte Moore sind signifikante Kohlendioxid Quellen. Nach Wiedervernässung wachsen jedoch meist untypische, leicht zersetzbare Pflanzen, die im wassergesättigten Torf zu hoher Methanbildung führen können. Durch die starke Treibhauswirkung von Methan stehen wiedervernässte Moore daher im Verdacht das Klima zunächst stärker zu erwärmen als entwässerte Moore. Durch Untersuchungen auf detaillierter Prozessebene konnte Svenja Agethen zeigen, dass Wiedervernässung nicht nur den verbleibenden Torf konserviert, sondern dass verschiedene Mechanismen auch übermäßige Methanbildung bremsen. Die Arbeit relativiert somit den Ruf renaturierter (Hoch)Moore als „Hotspots“ von Treibhausgasemissionen.

Klausurankündigungen und mündliche Prüfungen

Prüfungsblock Mündliche Prüfung  Wasser- und Stoffkreisläufe  Anmeldung
2019
April 2019 nach Vereinbarung Studierende, die die Klausur Wasser- und Stoffkreisläufe im Herbst nicht bestanden haben, können sich per mail an Herrn Prof. Knorr zwecks Terminabstimmung für eine mündliche Nachprüfung wenden.

Terminvereinbarung pdf


*Das von Ihnen vorbereitete mit dem Termin versehene Formular "Terminvereinbarung", zu finden u. a. auf der Webseite des Prüfungsamtes, lassen Sie vom Dozenten in der Sprechstunde unterschreiben und senden es spätestens 1 Woche vor Prüfungstermin an das Prüfungsamt. Diese Regelung ersetzt die Qispos-Anmeldung.

Professur Hydrologie wieder besetzt

Foto
© K.-H. Knorr

Klaus-Holger Knorr wurde zum 01. August 2018 von Rektor Johannes Wessels zum neuen Professor für Hydrologie berufen. Mit der Berufung auf die Professur verbunden ist die Leitung der Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe und die Leitung des ILÖK-Labors, Aufgaben, die Klaus-Holger Knorr bislang kommissarisch wahrgenommen hatte.
Das ILÖK begrüßt Klaus-Holger Knorr im neuen Amt und wünscht ihm gutes Gelingen. Wir freuen uns auf die künftige, gute Zusammenarbeit.

Klaus-Holger Knorr habilitiert

Knorr Nov 17
© K.-H. Knorr

Dr. rer. nat. Klaus-Holger Knorr hat sich am 29.11.2017 mit einer kumulativen Arbeit zum Thema: "Using organic matter quality, stable isotopes, and electron transfer processes as tools to understand mechanisms of element cycling in wetlands" habilitert. Ihm wurde vom Fachbereich 14 Geowissenschaften die Venia legendi für das Fach Biogeochemie verliehen. Mit dieser Lehrberechtigung darf er nun den Titel Privatdozent führen. Wir gratulieren sehr herzlich!

Neue Publikationen (Auswahl)

  • Mathijssen, P.J.H.; Gałka, M.; Borken, W.; Knorr, K.-H. (2019) Plant communities control long term carbon accumulation and biogeochemical gradients in a Patagonian bog. Science of The Total Environment, 684: 670-681, doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.05.310
  • Gao, C.; Sander, M.; Agethen, S.; & Knorr, K-H (2019): Electron accepting capacity of dissolved and particulate organic matter control CO2 and CH4 formation in peat soils. Geochimica et Cosmochimica Acta 245: 266-277, doi: 10.1016/j.gca.2018.11.004
  • Agethen, S.; Sander, M.; Waldemer, C.; Knorr, K.-H. (2018): Plant rhizosphere oxidation reduces methane production and emission in rewetted peatlands. Soil Biology & Biochemistry, 125, 125-135 doi: 10.1016/j.soilbio.2018.07.006
  • Agethen, S.; Knorr, K.-H. (2018): Juncus effusus mono-stands in restored cutover peat bogs - Analysis of litter quality, controls of anaerobic decomposition, and the risk of secondary carbon loss. Soil Biology & Biochemistry, 117, 139-152
  • Reithmaier, G.-M.S.; Knorr, K.-H.; Arnhold, S.; Planer-Friedrich, B.; Schaller, J. (2017): Enhanced silicon availability leads to increased methane production, nutrient and toxicant mobility in peatlands. Scientific Reports, accepted
  • Bonaiuti, S.; Blodau, C.; Knorr, K.-H. (2017): Transport, anoxia and end-product accumulation control carbon dioxide and methane production and release in peat soils. Biogeochemistry, in press, doi: 10.1007/s10533-017-0328-7
  • Birkel, C.; Broder, T.; Biester, H. (2017): Nonlinear and threshold-dominated runoff generation controls DOC export in a small peat catchment. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 122, doi:10.1002/2016JG003621
  • Borken, W.; Horn, M.A.; Geimer, St.; Bahamonde-Aguilar, N.A.; Knorr, K.-H. (2016): Associative nitrogen fixation in nodules of the conifer Lepidothamnus fonkii (Podocarpaceae) inhabiting ombrotrophic bogs in southern Patagonia. Scientific Reports, 6, 39072, doi: 10.1038/srep39072
  • Burger, M.; Berger, S.; Spangenberg, I.; Blodau, C. (2016): Summer fluxes of methane and carbon dioxide from a pond and floating mat in a continental Canadian peatland. Biogeosciences, 13, 3777–3791, doi:10.5194/bg-13-3777-2016
  • Estop-Aragones, C., Zajac, K., Blodau, C. (2016): Effects of extreme experimental drought and rewetting on CO2 and CH4 exchange in mesocosms of 14 European peatlands with different nitrogen and sulfur deposition. Global Change Biology 22(6), 2285-2300. doi: 10.1111/gcb.13228
  • Lehmann, J.R.K.*; Münchberger, W.*; Knoth, C.;  Blodau, C.; Nieberding, F.; Prinz, T.; Pancotto, V.A.; Kleinebecker, T.: High-Resolution Classification of South Patagonian Peat Bog Microforms Reveals Potential Gaps in Up-Scaled CH4 Fluxes by use of Unmanned Aerial System (UAS) and CIR Imagery. Remote Sens.2016, 8, 173. doi:  10.3390/rs8030173 * (equal authorship)
  • Zajac K., Blodau C. (2016): The fate of 15N-nitrate in mesocosms from five European peatlands differing in long-term nitrogen deposition rate. Biogeosciences 13: 707-722, doi:10.5194/bg-13-707-2016
  • Wei, S.; Bai, J.; Yang, C.; Zhang, Q., Knorr, K.-H.; Zhan, J., Gao, Q. (2015): Compound amino acids added in media improved Solanum nigrum L. phytoremediating Cd-PAHs contaminated soil. International Journal of Phytoremediation, accepted; doi: 10.1080/15226514.2015.1109592
  • Zhi-Guo Yu;  Orsetti,S.; Haderlein,S.B.;, Knorr,K.-H. (2015): Electron Transfer Between Sulfide and Humic Acid: Electrochemical Evaluation of the Reactivity of Sigma-Aldrich Humic Acid Toward Sulfide. Aquatic Geochemistry (online first) doi: 10.1007/s10498-015-9280-0
  • Bing Xia; Pengran Guo; Yongqian Lei; Tao Zhang; Rongliang Qiu; Knorr, K.H.(2015): Investigating speciation and toxicity of heavy metals in anoxic marine sediments - a case study from a mariculture bay in Southern China. Journal of Soils and Sediments (accepted). doi:  10.1007/s11368-015-1267-3
  • Yu, Zhiguo; Peiffer, Stefan; Göttlicher, Jörg ,  Knorr, K.-H. (2015): Electron transfer budgets and kinetics of abiotic oxidation and incorporation of aqueous sulfide by dissolved organic matter. Environ. Sci. Technol. doi:10.1021/es505531u
  • Knorr, K.H.; Horn, M.A.; Borken, W.  (2015): Significant non-symbiotic nitrogen fixation in Patagonian ombrotrophic bogs. Global Change Biology (accepted) doi: 10.1111/gcb.1284

Dr. Klaus-Holger Knorr
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Die AG Ökohydrologie im Imaggeo Blog der EGU

Die AG Ökohydrologie im Imaggeo Blog der EGU
© K.-H. Knorr

Ein Foto einer der Feldstandorte der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe wurde im Imaggeo-Blog der EGU (European Geosciences Union) als Feature ausgewählt. Hier wird anhand ausgewählter Bilder ein Einblick in geowissenschaftliche Forschung gewährt, auch für eine breite Öffentlichkeit verständlich.

Wir gratulieren Simona Bonaiuti zur Promotion

© AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Am 20.07.2017 wurde Simona Bonaiuti zur Doktorin der Naturwissenschaften promoviert (Dr. rer. nat.). Ihre Dissertation verfasste sie zum Thema "Transport, anoxia and energy control on anaerobic respiration and methanogenesis in anoxic peat soils". Das Projekt wurde unter der Kennziffer BL 563/20 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Antragsteller und ehemaliger Projektleiter Prof. Christian Blodau). Die Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe gratuliert! Wir bedanken uns auch bei den Mitgliedern der Prüfungskommission.

Neue Projekte in der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Die DFG unterstützt die AG mit gleich zwei neuen Projekten:

KN 929/12-1: Solid and dissolved organic matter redox properties as controls of anaerobic respiration in organic soils

Die anaerobe Mineralisierung organischer Substanz ist ein wichtiger Prozess in Feuchtgebieten, Mooren, Sedimenten und anderen wassergesättigten Systemen. Entsprechend der Thermodynamik steuert dabei die Verfügbarkeit alternativer Elektronenakzeptoren zur Oxidation organischer Substanz (OM) die Wettbewerbsfähigkeit der Methanogenese. Da üblicherweise berücksichtigte, anorganische Elektronenakzeptoren, wie Nitrat, Eisen oder Sulfat, nicht ausreichen die anaerobe Produktion von Kohlendioxid (CO2) zu erklären, zeigt sich eine hohe Bedeutung von gelöster (DOM) und fester organischer Substanz (SOM) als Elektronenakzeptoren. Dieser Projektantrag zielt auf die Erforschung der Elektronenakzeptorkapazitäten organischer Substanz und soll einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der anaeroben Kohlenstoffmineralisierung in organikreichen Systemen liefern.

KN 929/11-1 Auswirkung gesteigerter Siliziumverfügbarkeit auf die Kohlenstoffmineralisierung in Mooren

Dieses in Zusammenarbeit mit Dr. Jörg Schaller (Umweltgeochemie, Universität Bayreuth) durchgeführte Projekt untersucht die wichtige Rolle von Silizium im Kohlenstoffkreislauf von Mooren, besonders in gräserdominerten Niedermooren. In Vorarbeiten konnte gezeigt werden, dass gesteigerte Siliziumverfügbarkeit die Respirationsraten erhöht und auch den Anteil der Methanbildung an der Mineralisierung erhöhen könnte. Das Projekt zielt darauf ab, die Mechanismen zu verstehen auf welche Weise Si den Kohlenstoffkreislauf in Niedermooren beeinflusst.

Dem Kohlenstoff auf der Spur

Ein Filmportrait biogeochemischer Forschung am Institut für Landschaftsökologie

Ökosysteme werden zunehmend durch Klimaänderungen beeinflusst und zugleich können Ökosystemveränderungen auch das Klima verändern.  Wechselwirkungen dieser Art sind weltweit im Fokus biogeochemischer Untersuchungen. Das Filmportrait zeigt an einem Beispiel- dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Luther Bog Projekt in Kanada - wie Forschung in diesem Feld konkret abläuft. Es gibt Antworten auf Fragen, die zu stellen sind: Was motiviert uns an wissenschaftlichen Fragen zu arbeiten? Warum werden die Untersuchungen in Kanada durchgeführt? Welche Schritte gehören zu einem Forschungsprojekt?  Wie arbeiten Studierende und Wissenschaftler zusammen?  Wie sieht der Arbeitsalltag vor Ort aus?  Was lernen wir aus den Untersuchungen? Und nicht zuletzt: Macht Forschung Freude?

Wir trauern um unseren Arbeitsgruppenleiter

Prof. Dr. Christian Blodau (1971-2016),

der für uns alle unfassbar plötzlich und unerwartet mitten aus dem Leben gerissen wurde.

Nachruf

Ein weiterer Nachruf in Englischer Sprache wurde von Tim Moore verfasst (McGill University, Montreal, Kanada)

Obituary

Kleine Seen mit großer Wirkung?

Proj Eifel Klein
© Blodau

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft  unterstützt  für drei  Jahre ein Forschungsvorhaben der AG Ökohydrologie  und Stoffkreisläufe (Prof. Dr. Christian Blodau) zur Erforschung des Kohlenstoffkreislaufs von Flachseen am Beispiel des Kratersees Windsborn in der Eifel. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass kleine und häufig flache Gewässer (< 100 ha) global wesentlich größere Flächen einnehmen als früher angenommen. Aufgrund ihrer Häufigkeit und hohen metabolischen Aktivität wird vermutet, dass sie signifikante Kohlendioxid- und Methanquellen darstellen und Rückkoppelungseffekte mit dem Klimasystem zeigen. Jedoch sind die Kohlenstoffflüsse bislang kaum quantifiziert und klimatische, hydrologische und biologische Steuerungsfaktoren unzureichend erfasst. Das Vorhaben wird diese Forschungslücken an einem Modellsystem schließen und insbesondere die Hypothese überprüfen, dass Zeiten und Zonen existieren, die einen großen Einfluss auf den jährlichen Gasaustausch haben. Es kommen neueste Entwicklungen in der Messtechnik zur zeitlich hochauflösenden Bestimmung von Gasflüssen zur Anwendung, die umfassende Einblicke in die Funktion dieser Systeme ermöglichen. Ferner werden Methanbildung, -oxidation und -transport als Schlüsselprozesse für die Treibhauswirkung dieser Systeme mit Hilfe von Bilanzierungen, von Porenwasseranalysen und Bilanzen stabiler 13C Isotope aufgeklärt.