INSPECTED.NET

- INvasive SPecies Evaluation & ConTrol NETwork

  • Projektbeschreibung

    Zu den Effekten der großen globalen Umweltveränderungen zählt neben Klimawandel, Bodendegradation und Abfall-/Abwasserproblematiken auch das Einbringen exotischer Pflanzenarten und damit verbunden der Verlust von Biodiversität. Fremdländische Arten werden und wurden zu verschiedensten ZWecken genutzt: zur Holzproduktion etwa, bei der Wiederbegrünung von Bergbauflächen, zur Kohlenstoffspeicherung oder Bodenverbesserung. Einige Arten haben ein starkes Ausbreitungspotenzial und können sich an der Stelle, an der Sie eingeführt wurden etablieren, ja sogar stark ausbreiten. In dies Fall spricht man von "Invasionen exotischer Arten". Auch wenn der Begriff militärisch anmutet - in der Praxis sind teilweise tief greifende Veränderungen der gesamten Ökosysteme zu beobachten. Ist dies der Fall und stellt sich die entsprechende Art "ihr eigenes Ökosystem her", so spricht man von Ökosystemingenieuren. Dies hat zur Folge, dass einheimische Arten aus ihren angestammten Nischen und Gebieten verdrängt werden. Der Ablauf dieser Invasionen ist bislang nur vereinzelt dokumentiert und im Ganzen nicht sehr gut verstanden. Insbesondere räumlich-zeitliche Phänomene und die Bedeutung verschiedenster Vektoren müssen besser untersucht werden.
    Das Ziel des Projektes: INvasive SPecies Evaluation, ConTrol & EDucation.NETwork (INSPECTED.NET) ist es, eine international besetzte, breit aufgestellte und im Sinne der Fragestellung exzellent ausgewiesene ExpertInnengruppe zu formen, die zusammen mit anderen Netzwerken zur Lösung der gestellten Fragen beitragen kann. Als Modellpflanzen dienen hierzu Arten der Gattung Acacia (Acacia longifolia, Acacia mangium), deren Invasionen in sandgeprägten Ökosystemen der alten und neuen Welt vergleichend gegenübergestellt werden. Hierzu werden verschiedenste Methoden eingesetzt, wie zum Beispiel die Radiospektrometrie, Stabile-Isotopen-Analyse, Hyperspektrale Fernerkundung und GLM/GLMM-Modellierung.
    Die Untersuchungen finden statt in verschiedenen Gebieten in Portugal und Brasilien:
    - Dünenbereiche im Alentejo bei Melides, Portugal
    - Mussununga-Ökosysteme im Bereich von Eukalyptusplantagen bei Caravelas, Bahia, Brasilien
    - Mussununga-Ökosysteme im Bereich von Naturwaldflächen im Reserve Natural Vale bei Sooretama, Espirito Santo, Brasilien
    Die Flächen zeichnen sich durch unterschiedliche Invasionsstadien aus haben eine verschiedenartige räumliche Einbindung
    Das Projekt zielt darauf ab, Methoden und Verfahren zu entwickeln, wie derartige Invasionen besser evaluiert und beobachtet werden können und wird Maßnahmenpakete zusammenstellen, wie die Landnutzungsakteure das Phänomen besser kontrollieren und mit Maßnahmen begleiten können.
    Wesentlich ist auch, dass das Netzwerk laufend erweitert wird und neue Experten ausgebildet bzw. integriert werden.

  • Finanzierung und Partner

    Das Projekt wird im Rahmen der Marie Curie Actions des FP7 gefördert.
    PIRSES-GA-2009-269206

    Die Höhe der Förderung beträgt insgesamt 171 TEUR.

    Finanziert werden Forschungsaufenthalte und Reisen. Die Laufzeit ist 2012-2016.

    Partner sind:

  • Ergebnisse

    Publikationen

    • Meira-Neto, J.A.A.; Nunes Alves da Silva, M.C.; Soares Tolentino, G.; Gastauer, M; Buttschardt, T.K.; Ulm, F.; Máguas, C. (2017): Early Acacia invasion in a sandy ecosystem enables shading mediated by soil, leaf nitrogen and facilitation. Biol. Invasions. doi: 10.1007/s10530-017-1647-2
    • Meira-Neto, J.A.A.; Nunes Alves da Silva, M.C.; Soares Tolentino, G.; Gastauer, M; Buttschardt, T.K.; Ulm, F.; Máguas, C. (2017): Shading, nitrogen and soil texture rule a sandy savanna: does facilitation rule its patchy physiognomy as well? Flora. doi: 10.1016/j.flora.2017.11.007
    • Hellmann, C.; Große-Stoltenberg, A.; Thiele, J.; Oldeland, J.; Werner C. (2017): Heterogeneous environments shape invader impacts: integrating environmental, structural and functional effects by isoscapes and remote sensing. Scientific Reports 7: 4118. doi: 10.1038/s41598-017-04480-4
    • Lehmann, J.R.K, Prinz, T., Ziller, S.R., Thiele, J., Heringer, G., Meira-Neto, J.A.A., Buttschardt, T.K. (2017): Open-Source processing and analysis of aerial imagery acquired with low-cost Unmanned Aerial System to support invasive plant management. doi: 10.3389/fenvs.2017.00044
    • Große-Stoltenberg, A., Hellmann, C., Werner C., Oldeland, J., Thiele J. (2016): Evaluation of Continuous VNIR-SWIR Spectra versus Narrowband Hyperspectral Indices to Discriminate the Invasive Acacia longifolia within a Mediterranean Dune Ecosystem. Remote Sensing. 2016, 8(4): 334 doi:10.3390/rs8040334
    • Lehmann, J.R.K., A.Große-Stoltenberg, M. Römer, J. Oldeland, J. (2015): Field Spectroscopy in the VNIR-SWIR Region to Discriminate between Mediterranean Native Plants and Exotic-Invasive Shrubs Based on Leaf Tannin Content. Remote Sens. 2015, 7, 1225-1241. doi:10.3390/rs70201225
    • Rascher, K.G., Hellmann, C., Máguas, C., Werner, C. (2012) Community scale 15N isoscapes: tracing the spatial impact of an exotic N2-fixing invader. Ecol Lett.
    • Thiele, J., Markussen, B. (2012) Potential of GLMM in modelling invasive spread. CAB Reviews 7, No. 016, 1–10

    Vorträge und Präsentationen

    • Große-Stoltenberg A (2017):  Field spectroscopy together with airborne LiDAR and hyperspectral remote sensing reveal occurrence and impact of the
      invasive ecosystem engineer Acacia longifolia. EMAPI 2017.  Ecology and Management of Alien Plant Invasions - Syntheses, Challenges and New Opportunities. Lisboa, Portugal, 4th – 8th Sept. 2017
    • Ulm, F (2017):  How Acacia longifolia engineers its soil: From hitchhiking nurse plants to disrupting N/P cycles. EMAPI 2017.  Ecology and Management of Alien Plant Invasions - Syntheses, Challenges and New Opportunities. Lisboa, Portugal, 4th – 8th Sept. 2017
    • Fernandes P (2017): Forestry species and the risk of invasion to neighbouring ecosystems: Pinus pinaster  and Eucalyptus globulus. EMAPI 2017.  Ecology and Management of Alien Plant Invasions - Syntheses, Challenges and New Opportunities. Lisboa, Portugal, 4th – 8th Sept. 2017
    • Werner C (2017):  Assessing the spatial impact of an N2-fixing plant invader across heterogeneous environments using a combined isotope -
      remote sensing approach. EMAPI 2017.  Ecology and Management of Alien Plant Invasions - Syntheses, Challenges and New Opportunities.  Lisboa, Portugal, 4th – 8th Sept. 2017.
    • Große-Stoltenberg A (2012) Invasão biológica de Acacia longifolia nos ecossistemas dunares de Portugal. Laboratory of Ecology and Evolution of Plants. Viçosa, Brazil.
    • Oldeland J, Hüttich C, Große-Stoltenberg A (2012) Plant ecology meets remote sensing: combined strengths for detailed vegetation mapping. ISUP. Bruges, Belgium.
    • Lehmann J, Große-Stoltenberg A, Hellmann T, Oldeland J, Römer M (2012) Classification Model Development: Using Remote Sensing to Monitor the Spread of Invasive Plant Species Acacia longifolia. AK Fernerkundung. Bochum, Germany.
    • Große-Stoltenberg A, Oldeland J (2012) Wattle in the Hyperstack: Distinguishing an invasive Acacia  tree from native vegetation using hyperspectral vegetation indices and Self Organising Maps. Launch event for the Centre for Landscape and Climate Research. Leicester, UK.


    Poster

    • Lehmann, JRK, Zvara, O, Nunes Alves da Silva MC, Prinz T (2015): Mapping of invasive Acacia species in Brazilian Mussununga ecosystems using high-resolution remote sensing data acquired with an autonomous Unmanned Aerial System.
    • European Geosciences Union (EGU) General Assembly 04/2015 (Vienna)
    • Lehmann J, Große-Stoltenberg A, Hellmann T, Oldeland J, Römer M (2012) Development of a classification model based on field spectral and biochemical leaf properties to analyse Acacia longifolia invasion via remote sensing. Neobiota. Pontevedra, Spain.
    • Große-Stoltenberg A, Hellmann C, Thiele J, Lehmann J, Fernandes P, Antunes C, Burai P, Lenart C, Oldeland J, Máguas C, Buttschardt T, Werner C (2011) Detecting and analyzing the spread of exotic Acacia longifolia in West-Mediterranean biodiverse costal dunes with hyperspectral images and LiDAR. IALE-D. Berlin, Germany.
    • Große-Stoltenberg A, Hellmann C, Thiele J, Lehmann J, Fernandes P, Antunes C, Burai P, Lenart C, Oldeland J, Máguas C, Buttschardt T, Werner C (2011) Application of high resolution hyperspectral and LiDAR remote sensing to analyze the invasion of an exotic Acacia tree in Portuguese dune ecosystems. MEDECOS. Los Angeles, USA.

    Workshops

    • Kickoff-Workshop Pontevedra, Spain, Neobiotoa-Conference, September 12-14, 2012 (all members of the project)
    • Downscaling isoscapes to community level. Understanding the spatial patterns of functional isotope ratios, Lisboa, FCUL November 18 - 21, 2012 (Christina Maguas, Gabriel Bowen, Nina Buchmann)
    • Status Workshop, Pinheira da Cruz, Portugal, Mai 9, 2014 (all Members of the project)
    • Introduction to landscape spectroradiometry and the ASD Fieldspec4® equipment, Viςosa, UFV, Brazil,  June 10-12, 2014 (Tillmann Buttschardt, Jan Lehman, Joao Meira-Neto)

  • Abschlusskonferenz 2016

    Wissenschaftler/-Innen aus Brasilien, Deutschland und Portugal diskutieren über die Problematik invasiver Pflanzenarten


    Am 25. und 26. Juli 2016 fand an der Bundesuniversität Viçosa (Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasilien) das „International Symposium on Biological Invasion & II Jornada Botânica” statt. Die Veranstaltung wurde gemeinsam von der Universität Münster, der Universität Viçosa und dem Deutschen Wissenschafts- und Innovationshaus São Paulo ausgerichtet. Insgesamt waren mehr als 50 Wissenschaftler/-innen aus Deutschland, Portugal und Brasilien zusammengekommen, um sich über die jüngsten Ergebnisse der Forschung zu invasiven Pflanzen und dem damit verbunden Verlust an Biodiversität auszutauschen. Die Veranstaltung wurde stellvertretend durch Prof. Dr. Tillmann Buttschardt (Universität Münster), Dr. Silvia Ziller (Instituto Hórus de Desenvolvimento e Conservação Ambiental, Florianópolis), Prof. Dr. Vladimir Oliveira Di Iorio (Universität Viçosa), Prof. Dr. Renata Meira (Botanische Gesellschaft Brasilien) und Márcio Weichert (Deutsches Wissenschafts- und Innovationshaus São Paulo) feierlich eröffnet. Durch die zahlreichen Fachvorträge und Diskussionen konnte die aus einem EU-Projekt hervorgegangene Zusammenarbeit zu einer langfristigen Kooperation zwischen Brasilien und Deutschland mit besonderen Blick auf die Förderung junger Nachwuchsforscher/-Innen ausgebaut und weiter gestärkt werden.


    Das EU-Projekt fokussierte vor allem auf invasive Akazienarten, die – ursprünglich aus Australien stammend – auch in Portugal und vor allem in verschiedenen Teilen Brasiliens stark invasiv sind und dort die Lebensräume langfristig verändern. Während die Forscher aus Viçosa den Blick vor allem auf strukturellen Aspekten des Vegetationsaufbaus, des Samendrucks und der Beschattung richteten, hatten die Arbeiten der Universitäten in Freiburg (D) und Lissabon (P) vor allem physiologische Aspekte im Fokus. Da Akazien in nährstoffarmen Ökosystemen in der Lage sind, mittel sogenannter Knöllchenbakterien Luftstickstoff zu binden und so einen ausgesprochenen Mangel zu überbrücken, haben sie einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Pflanzen. Auch gehen sie viel verschwenderischer mit Wasser um und schwächen so zusätzlich ihre Konkurrenz. Es konnte mittels Einsatzes stabiler Isotope nachgewiesen werden, dass der Stickstoff, den die Akazien fixieren auch in anderen Pflanzen in der Nachbarschaft angetroffen wird. Die Akazien geben also ihren Sticksoff an die Umgebung weiter. Der fachliche Schwerpunkt der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster lag darin, mittels des Einsatzes von hyperspektraler Fernerkundung und Drohnen (UAVs) einerseits die Verteilungen der Akazien im Raum zu ermitteln und andererseits die räumlichen Auswirkungen der Ökosystemveränderungen mittels Modellrechnungen zu bestimmen.
    Neben der Vorstellung dieser Ergebnisse wurden in der Konferenz auch Arbeiten brasilianischer Studierender und Doktoranden präsentiert, die im Vorfeld eingereicht und durch eine Jury ausgewählt worden waren. Márcio Weichert vom Deutschen Wissenschafts- und Innovationshaus São Paulo stellte in einem eigenen Beitrag das deutsche Wissenschaftssystem vor und informierte über Möglichkeiten welche der DAAD, die DFG sowie die AvH-Stiftung für die Unterstützung brasilianischer Forscher und Studierender in Deutschland bieten.

    Fotos

    © Jan Lehmann
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  • Bilder

    Fotos

    • Acacia maginum im Mussununga Ökosystem
    • Hauptgebäude Universität Vicosa
    • Acacia mangium
    • Acacia mangium
    • Acacia mangium
    • A. holosericea, A. auriculiformis, A. mangium
    • Mussununga
    • Mussununga
    • Die eingesetzte Flugdrone Skywalker 2014 für Color Infrared CIR Luftbildfotografie
    • Erfassung von Blattspektren mit Hilfe des ASD Fieldspec 4
    • Tillmann Buttschardt sammelt Blattproben für chemische Analysen