Restytucja torfowisk strefy nemoralnej w warunkach zróżnicowanego zaopatrzenia w wodę i jej jakości
Type
Project
Date Issued
2022
Author
Discipline
environmental engineering, mining and energy
Abstract (PL)
Funkcje regulacyjne torfowisk w cyklach wody i pierwiastków, pochłanianie dwutlenku węgla oraz ich rola w ochronie różnorodności biologicznej stają się coraz ważniejszym przedmiotem debaty naukowej i publicznej. Szczególnie w kontekście postępujących zmian klimatu restytucja torfowisk jest coraz bardziej narażona na ekstremalne skutki klimatyczne, takie jak susza, co ma długotrwały wpływ zarówno na zbiorowiska roślinne, jak i glebowe, oraz na obieg węgla. W ten sposób zmiany klimatu zwiększają istniejące trudności i ograniczenia w odtwarzaniu torfowisk. Problemy te są również związane z niewielką znajomością potencjalnych wskaźników degradacji torfowisk lub powodzenia odbudowy, takich jak dynamika i budżet przepływu gazów, poziom bioróżnorodności czy hydrologia. Ponadto degradacja torfu zmienia zdolności zatrzymywania wody i zmniejsza możliwość buforowania wahań w dostępności wody, dodatkowo ograniczając nawadnianie i regenerację. Z danych paleoekologicznych można wywnioskować warunki wilgotności dla wzrostu torfu (akumulacja węgla), potencjalną odporność na zmiany środowiskowe, jakie miały miejsce w przeszłości, potencjalną roślinność i wskaźniki akumulacji węgla jako podstawę do ustalenia celów restytucji i kompromisów. Trwające zmiany klimatyczne i coraz częstsze występowanie fal upałów i susz stanowią poważne zagrożenie, zwłaszcza dla wysiłków na rzecz przywrócenia roślinności torfowiskowej, polegającej na wystarczającym dopływie ubogiej w składniki odżywcze wody z opadów. Projekt łączy w niespotykany sposób kluczowe metody z dyscyplin związanych z torfowiskami: w podprojektach zajmujemy się i) rekonstrukcją paleoekologiczną oraz warunkami odniesienia i wskaźnikami degradacji / odporności, ii) aktualną hydrologią, poziomami bioróżnorodności i zbiorowiskami drobnoustrojów, iii) dwutlenkiem węgla: budżetem dwutlenku węgla i metanu oparte na komorach i technikach kowariancji wirów oraz w oparciu o dostępne dane długoterminowe, iv) najnowsze metody monitorowania za pomocą teledetekcji, w tym przeskalowanie działki do skali krajobrazu, wspierane nowatorskimi metodami uczenia maszynowego v) kompromisy w zakresie różnorodności biologicznej, budżetów C, wymiany CO2 i CH4 oraz ich odporności, jeśli docelowe poziomy mogą być osiągnięte tylko częściowo, oraz vi) działania informacyjne i transfer wiedzy poprzez ścisłą współpracę z rolnikami, branżą torfową, ochroną przyrody , zarządcami wód i organami administracyjnymi. Projekt po raz pierwszy ma na celu zbadać i określić ścieżki odtwarzania torfowisk w oparciu o najnowocześniejszą ocenę informacji paleoekologicznych i biogeochemicznych z próbek torfu, umieszczając te dane w kontekście ekologii krajobrazu i dostarczając potężne narzędzia teledetekcyjne do przyszłej oceny i monitoringu zdegradowanych i odtworzonych torfowisk. Wyraźny cel, ścisłe powiązanie pakietów roboczych i zastosowanie danych, które zwykle nie są brane pod uwagę w ekologii odtwarzania, sprawiają, że projekt jest bardzo innowacyjny i przyniesie wyniki, które pozwolą zweryfikować przydatność odtwarzania torfowisk w zmieniającym się klimacie i hydrologii.
Abstract (EN)
The regulatory functions of peatlands in water and element cycles, their carbon sink function, and their role in biodiversity conservation have increasingly become the focus of scientific and public debate. Particularly in the course of ongoing climate change, restoring bogs are increasingly exposed to climate extremes, such as drought, with long-lasting effects on both plant and soil communities and, subsequently, on carbon cycling. Thus, climate change adds to existing difficulties and limitations in bog restoration. These problems are also related to poor knowledge of potential indicators of peatland degradation or restoration success, such as on the dynamics and budgets of gas fluxes, levels of biodiversity, or water budgets. Moreover, peat degradation alters the water holding capacities and reduces the potential to buffer variations in water availability, further constraining rewetting and restoration. From palaeoecological data, moisture conditions for peat growth (carbon accumulation), potential resilience to environmental changes as occurred in the past, potential vegetation, and carbon accumulation rates can be inferred as a basis to set restoration targets and trade-offs. Ongoing climate change and more frequent occurrence of heatwaves and droughts poses severe threat particularly to efforts of restoration of bog vegetation, relying on sufficient input of nutrient-poor water from rainfall. The project combines key methods from peatland-related disciplines in an unprecedented way: In subprojects we address i) palaeoecological reconstruction and reference conditions and indicators of degradation/resilience, ii) current hydrology, levels of biodiversity, and microbial communities, iii) carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) budgets of core sites based on chambers and eddy covariance techniques and building on available long-term data, iv) latest remote sensing monitoring approaches including upscalingfrom the plot to the landscape scale, supported by novel machine learning approaches, v) trade-offs in biodiversity, C-budgets, CO2 and CH4 exchange, and resilience thereof, if targeted levels can only partly be met, and vi) outreach and knowledge transfer in by close collaboration with farmers, peat industry, nature conservationists, water managers, and administrative bodies. The project examines and evaluates, for the first time, bog restoration pathways based on a state of the art evaluation of paleoecological and biogeochemical information from peat samples, putting this data into a landscape ecology context, and delivering powerful remote sensing tools for future assessment and monitoring of degraded and restored peat bogs. The clear focus, the tight coupling of work packages and the application of data commonly not considered in restoration ecology make the project very innovative and likely to yield results that can verify the applicability of bog restoration in a changing climate and hydrology.