Onderzoek Matteo Campioli

Abstract

Aard-systeemmodellen (ESM) tonen uiteenlopende schattingen van de koolstofopname (C) door ecosystemen, wat onzekerheid veroorzaakt over het toekomstige klimaat en de realisatie van beleidsdoelen voor mitigatie beperkt. Het CONCERTO-project heeft als doel het Europese onderzoeksecosysteem te versterken door een innovatief wetenschappelijk samenwerkingskader te creëren dat onze kennis, monitoring en modellering van de terrestrische koolstofcyclus (CC) verbetert en leidt tot verminderde onzekerheid en convergentie in ESM's. Dit kader bestaat uit drie hoofdelementen: de benutting van nieuwe Aardobservatie (EO)-gegevens, de innovatie van procesmodellen die gevoed worden door deze gegevens, en technieken voor Data Assimilatie (DA) en Machine Learning (ML). Het consortium omvat Europese experts en instituten die actief zijn op deze gebieden. CONCERTO zal de representatie van landbedekking, bladoppervlakte-index (LAI) en beheersintensiteit verbeteren door middel van nieuwe kaarten met een hoge resolutie en lagen die relevant zijn voor de koolstofcyclus. De nieuwe beheerskaart zal bijdragen aan de creatie van een nieuwe kaart voor biomassa-productie. Verder zal CONCERTO voorbereidingen treffen voor de opname van FLEX-gegevens in landoppervlakte-modellen (LSM) via DA en gebruikmaken van Sentinel-5P/TROPOMI HCHO-gegevens die indicatief zijn voor de uitstoot van biogene vluchtige organische stoffen (VOC). Om af te stappen van eerdere (statische) parametrisatie, zal het nieuwe P-model worden gebruikt om deze nieuwe gegevensbronnen op te nemen. Dit zal het begrip verbeteren van de reacties van ecosystemen op klimaatextremen, branden alsook het bijhorende herstel van vegetatie, evenals de parametrisatie van LSM's die onderdeel zijn van ESM's. Daarnaast zullen nieuwe representaties van de ondervertegenwoordigde processen, zoals laterale koolstofstromen via de uitgassing van CO₂ uit rivieren, worden ontwikkeld. Gerichte seizoens- en klimaatexperimenten zullen aantonen hoe een verbeterde representatie van landoppervlakteprocessen bijdraagt aan de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van wereldwijde Aardsysteem-simulaties. Dit zal leiden tot een betere voorspelbaarheid van de invloed van landbeheer op de koolstofcyclus, essentieel om verdere stappen te zetten richting koolstofneutraliteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door klimaatverandering gaan bomen steeds vroeger knoppen. Dit heeft gezorgd voor een verlenging van het groeiseizoen, wat op zijn beurt gevolgen geeft voor de koolstof-, water- en energiebalans van bossen. Zo ontstaat er een belangrijke terugkoppeling met het klimaat. Toch slagen de huidige modellen er nog niet in om de interactie tussen het knoppen van de bomen enerzijds, en klimaatverandering anderzijds, accuraat te simuleren. Dit komt in belangrijke mate door de grote variabiliteit in het knoppingsproces op regionaal en continentaal niveau. De meest plausibele verklaring is dat modellen momenteel onvoldoende rekening houden met niet-klimaatsvariabelen. In dit project gaan we na of bodemkarakteristieken en competitie tussen bomen een belangrijke rol spelen. We onderzoeken de interactie van deze factoren met het klimaat, en gaan ook na hoe belangrijk deze factoren zijn in vergelijking met beheer, vervuiling en bostype. Hiertoe gaan we kleinschalige experimenten op jonge bomen combineren met observaties op experimentele plantages. Voorts kijken we naar processen in natuurlijke bossen, en onderzoeken we een grote verzameling data in de literatuur, die knoppen van bomen in verband bracht met niet-klimaatsvariabelen en klimaat. We doen dit onderzoek voor de meest algemene bomen in Europa. Zo krijgen we een grondiger inzicht in de interactie tussen gematigde bossen en het klimaat, en begrijpen we beter hoe bossen zullen reageren op toekomstige klimaatverandering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plantfenologie (PP), dat wil zeggen de studie van terugkerende biologische gebeurtenissen binnen de jaarlijkse levenscyclus van planten, is van centraal belang voor het functioneren van planten, ecosysteemdiensten, biogeochemische cycli en de terugkoppelingen van ecosystemen naar het klimaat. Het bestuderen van de effecten van het milieu op de plantfenologie is essentieel om te begrijpen hoe klimaatverandering de bovengenoemde aspecten zal beïnvloeden. Het Middellandse Zeegebied wordt sterk beïnvloed door klimaatverandering, en boomsoorten die hier hun zuidelijke distributiegrenzen hebben (Zuidelijke Gematigde Bossen, STF) zullen tot de meest kwetsbare behoren en onderhevig zijn aan functionele veranderingen. Terwijl de invloeden van fotoperiode en temperatuur op PP uitgebreid zijn bestudeerd, is er een kennishiaat met betrekking tot de rol van water- en nutriëntenbeschikbaarheid, en hun interacties, in het algemeen en voor STF. Er bestaan ook ruime mogelijkheden voor implementatie in ecologische modellen voor de voorspelling van de fenologie van deze grensbiomen, vooral met betrekking tot hun gevoeligheid voor droogte en nutriëntenbeschikbaarheid. Het PHENO-TEMP project combineert manipulatie-experimenten, veldobservaties en modellering met als doel (i) de rol van water en nutriënten op de lentefenologie van pionier- en late opvolgingsbladverliezende gematigde soorten aan hun zuidelijke verspreidingsgrens in Europa te bestuderen, en (ii) de verkregen kennis van veldwerk te integreren in het ORCHIDEE-CN-CAN model, om de voorspelling van toekomstige fenologische verschuivingen en hun impact op ecosysteemniveau te verbeteren. PHENO-TEMP ligt op het snijvlak van fenologie, ecologische fysiologie, biogeochemische cycli en ecologische modellering, en zal nieuwe inzichten bieden in onderbelichte drijfveren van de fenologie van bosbomen op de grens tussen de gematigde en mediterrane klimaatzones, door een innovatieve experimentele benadering te combineren met modellering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Zuccarini Paolo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het knoppen van de bomen is een cruciaal fenologisch (~seizoenaal) event in gematigde loofbossen. Het bepaalt de start van het groeiseizoen en de wateropname. Toch kunnen de huidige ecosysteemmodellen de timing nog niet afdoende voorspellen. Dit heeft te maken met de sterke variatie tussen individuele bomen, die momenteel niet in rekening wordt gebracht. Momenteel hebben we weinig tot geen kennis over de eco-fysiologische basis voor deze variatie. In mijn project onderzoek ik de hypothese dat koolstof- en stikstofreserves in de boom aan de basis liggen. Gezien het knop-proces verschilt tussen verschillende soorten en mee gestuurd wordt door klimaat, verwacht ik een belangrijke regionale variatie in de eco-fysiologische sturing. Mijn onderzoek spitst zich toe op berk, beuk en eik in gematigd Europees klimaat. Mijn resultaten zullen worden gebruikt om ORCHIDEE te verbeteren, een model dat kan gebruikt worden om vegetatie-ontwikkeling te voorspellen. Door mijn onderzoek zullen we beter inzicht krijgen in de lange-termijn ontwikkeling van bosgroei en gerelateerde koolstofopname en ecosysteemdiensten, en hoe klimaat deze evolutie beïnvloedt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Marchand Lorène

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ecosystemen leveren veel diensten aan de maatschappij. Het begrijpen van hun functioneren is dan ook cruciaal om accurate projecties te kunnen maken van toekomstig klimaat en voedselproductie, alsook om een duurzaam beleid te kunnen ontwikkelen. Dit voorstel heeft daarom tot doel wetenschappelijke doorbraken te realiseren die kunnen bijdragen tot een beter inzicht in de processen die bepalend zijn voor ecosysteemdiensten en -functioneren. Het overkoepelende lange-termijn doel is dan ook om ecosysteem-functioneren voldoende te begrijpen zodat we, samen met modelleergroepen, betere projecties van toekomstige ecosysteemdiensten en klimaat kunnen maken. Prioriteit wordt gegeven aan de volgende vier onderzoekspijlers: 1) Kwantitatief inzicht in de allocatie van plantenkoolstof naar groei, ademhaling en nutriëntenopname; 2) Beter inzicht in- en betere metingen van biomassaproductie; 3) Beter inzicht in bodemkoolstofprocessen en koolstofsequestratie; 4) Beter inzicht in de spatiale en temporele variatie van broeikasgasbalansen. De focus van dit project ligt op de invloed van 'Global Change', inclusief klimaatverandering en veranderende chemische samenstelling van de atmosfeer, op ecosysteemprocessen en -functioneren. De Methusalemhouder aan de Universiteit Hasselt zal waar mogelijk en waar relevant betrokken worden bij het ontwikkelen van gemeenschappelijke onderzoekslijnen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Campioli Matteo
• Co-promotor: Matthysen Erik
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Co-promotor: Schoelynck Jonas
• Co-promotor: Temmerman Stijn
• Co-promotor: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Biomassa-productie (BP) is een sleutelproces in land-ecosystemen: het ligt aan de basis van de productie van belangrijke natuurlijke producten: hout, vezels, voedsel en biobrandstof. BP is ook een essentiële schakel in de wereldwijde koolstofcyclus, met belangrijke invloed op het klimaat. Er wordt dan ook intensief onderzoek uitgevoerd naar BP sinds de jaren '60. Toch beschikken we momenteel nog steeds niet over geharmoniseerde globale datasets, noch accurate modellen, die toelaten om natuurlijke en menselijke sturende factoren afdoende te onderscheiden. Dit heeft belangrijke gevolgen: het blijft immers moeilijk om historische trends en toekomstvoorspellingen omtrent BP accuraat te (re)construeren. In dit project worden deze kennishiaten aangepakt door: (1) bepaling van omgevings- en menselijke sturende variabelen in de grootste terrestrische biomen (bvb boreale wouden, gematigd akkerland en droge graslanden), (2) bepaling van empirische relaties die toelaten om BP te vorspellen op bioom- en globale schaal, (3) toepassing van deze empirische relaties in een verbeterd dynamisch globaal vegetatiemodel (DGVM) en (4) toepassing van het verbeterde model om globale BP te (re)construeren voor heden en toekomst, in een tijdsvenster van 6000 voor Chr. tot het jaar 2050. Doelstelling 1 en 2 worden aangepakt door een nieuwe globale BP database op te maken, die voortbouwt op initieel werk in het team van de PI. Voor doelstelling 3 en doelstelling 4 maken we gebruik van et DGVM ORCHIDEE, de landcomponent van één van de klimaatmodellen (IPSL) die gebruikt worden om IPCC scenario's te ontwikkelen. Dit onderzoek draagt op deze manier bij aan een beter begrip van menselijke invloed op natuurlijke ecosystemen, met inachtneming van belangrijke natuurlijke processen. Dit onderscheid maken is cruciaal om onze maatschappij beter voor te bereiden op de verwachte uitdagingen van klimaatverandering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Rodal Marie
• Mandaathouder: Zanoni Ilaria

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De Europese Green Deal steunt op gezonde bossen om koolstof (C) uit de atmosfeer te halen, watercycli te stabiliseren en voldoende biomassa te leveren voor de toekomstige bio-economie. Het Flanders Forest Living Lab realiseert een doorbraak in de studie van deze ecosysteemfuncties, op ruimtelijke schalen gaande van de individuele boom tot het volledige bos. Het bevindt zich in een ICOS flux-toren observatorium, dat momenteel reeds een permanente analyse toelaat van de CO2-fluxen, evapotranspiratie en respiratie op ecosysteemschaal. Tot op heden is er echter geen techniek beschikbaar om dit naar het functioneren van individuele bomen te vertalen. De specifieke uitrusting van Flanders Forest Living Lab maakt en realistische simulatie mogelijk van de water-, energie- en koolstoffluxen door geavanceerde vegetatiemodellen op ruimtelijke schalen die overeenkomen met die van satellietbeeldproducten. Hierdoor ontstaan nieuwe mogelijkheden voor toepassingen zoals geautomatiseerd precisiebosbeheer, brandpreventie en de wereldwijde kwantificering van het koolstofbudget. De infrastructuur bestaat uit een UAV en een reeks gekoppelde validatiesensoren. De waarnemingen worden gestuurd door kunstmatige intelligentie, om het vluchtpatroon te kunnen aanpassen aan het fluctuerende brongebied van de flux-toren, en om proactief in te spelen op specifieke weerpatronen en potentieel interessante grond-sensorwaarnemingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Campioli Matteo
• Co-promotor: Gielen Bert
• Co-promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Co-promotor: Roland Marilyn
• Co-promotor: Scheunders Paul
• Co-promotor: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bestuderen van de invloed van de omschakeling van groenblijvende naaldbestanden naar loofverliezende breedbladige bosbestanden op de koolstofopslag. Twee bestanden (in domein De Mik, Brasschaat) zullen onderzocht/vergeleken worden: (i) oud dennenbos met standaard beheer, en (ii) een jong eiken bestand geplant in een deel van het dennenbos. Het onderzoek houdt veld- en labowerk in. Alle koolstofvoorraden van de ecosysteem zullen gemeten worden (bomen, ondergroei, strooisellaag en bodem). De gegevens over het beheer worden aangeleverd door de lokale ANB boswachter. Verwachte resultaten: data van alle koolstofvoorraden van de twee onderzocht bosbestanden waaruit de invloed van een verschillend bosbeheer op de koolstofopslag (klimaat mitigatie) van bossen kan worden afgeleid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bestuderen van de invloed van bosbeheer op koolstofopslag in grovedennenbestanden. Twee bestanden (in domein De Inslag, Brasschaat) zullen onderzocht/vergeleken worden: (i) nauwelijks gedund oud dennenbos, en (ii) frequent gedund oud dennenbos met nieuwe aanplanting (eiken). Dit onderzoek houdt veld- en labowerk in. Alle koolstofvoorraden van het ecosysteem zullen gemeten worden (bomen, ondergroei, strooisellaag en bodem). De gegevens over het beheer worden aangeleverd door de lokale ANB-boswachter. Verwachte resultaten: data van alle koolstofvoorraden van de twee onderzochte bosbestanden waaruit de invloed van het verschillend bosbeheer op de koolstofopslag (klimaatmitigatie) van bossen kan worden afgeleid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bladsenescentie in de herfst betekent het einde van het groeiseizoen van loofbomen en verandert hun albedo en beïnvloedt hierdoor tal van ecologische processen en de klimaatfeedback van bossen. Het juist voorspellen van het tijdstip van senescentie is dus nodig voor accurate simulaties van klimaat-ecosysteeminteracties. In tegenstelling tot lentefenologie hebben vroegere experimenten niet geleid tot een breed-gedragen consensus over welke omgevingssignalen het tijdstip van senescentie beïnvloeden. De huidige generatie van modellen simuleren het tijdstip van senescentie op basis van temperatuursommen en/of daglengte, maar negeren andere omgevingsfactoren, zoals nutriëntlimitatie of extreme droogte, die recent werden aangetoond een controlerende rol te spelen. In dit project zal de kandidaat: i) een databank aanleggen met observaties van herfstsenescentie van een aantal bestaande monitoringnetwerken, alsook proxies ervan uit indirecte metingen van ecosysteemfotosynthese en uit satellietbeelden. ii) bestaande modellen evalueren op verschillende spatiale en temporele schalen. iii) een nieuw mechanistisch model ontwikkelen en testen met naast temperatuursom en daglengte, ook de recent geïdentificeerde sturende factoren en evt. nieuwe modelstructuren. De kandidaat zal dit nieuw-ontwikkelde model dan inbouwen in een state-of-the-art globaal vegetatiemodel en hiermee meer accurate voorspellingen maken van de koolstofbalans van gematigde bossen onder verschillende klimaatscenario's.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Liu Qiang

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Intra-seizoenale houtvorming is nog steeds onvoldoende bestudeerd omdat de meetmethode (analyse van anatomische kenmerken op celniveau) arbeidsintensief is en heel wat vaardigheid vereist. Zeker de laatste fase van de houtvorming (lignificatie) is onvoldoende bestudeerd, met als gevolg een gebrek aan inzicht in de herfstdynamiek van de boom. UAntwerpen-PLECO en UGent-Woodlab zullen hun krachten bundelen (i.sm dr. Fonti, WSL, als belangrijkste adviseur) om: (1) een methode te ontwikkelen om houtvorming te bestuderen op basis van XµCT (hoge resolutie X-stralen Computer Tomografie) en (2) die methode te gebruiken om op continentale schaal de hypothese te testen dat bladveroudering optreedt wanneer houtvorming stopt in de herfst of, in het geval van factoren die de groei in de zomer beperken, wanneer een vaste dag van het jaar wordt bereikt (fotoperiode drempel). De eerste doelstelling zal worden bereikt door (i) het XµCT-proces te automatiseren, (ii) de lignificatiegraad te identificeren, (iii) celeigenschappen te kwantificeren, en (iv) time-lapse scanning op kleine levende bomen te implementeren. De tweede doelstelling zal worden bereikt door bladveroudering en houtvorming te bestuderen van de 10 meest voorkomende bladverliezende soorten in Europa langs transecten met verschillende omgevingsomstandigheden (bv. fotoperiode, temperatuur, droogte). Het project zal de kennis van houtvorming en de herfstdynamiek van loofbomen in gematigde klimaatsomstandigheden verhogen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bladsenescentie in de herfst betekent het einde van het groeiseizoen van loofbomen en verandert hun albedo en beïnvloedt hierdoor tal van ecologische processen en de klimaatfeedback van bossen. Het juist voorspellen van het tijdstip van senescentie is dus nodig voor accurate simulaties van klimaat-ecosysteeminteracties. In tegenstelling tot lentefenologie hebben vroegere experimenten niet geleid tot een breed-gedragen consensus over welke omgevingssignalen het tijdstip van senescentie beïnvloeden. De huidige generatie van modellen simuleren het tijdstip van senescentie op basis van temperatuursommen en/of daglengte, maar negeren andere omgevingsfactoren, zoals nutriëntlimitatie of extreme droogte, die recent werden aangetoond een controlerende rol te spelen. In dit project zal de kandidaat: i) een databank aanleggen met observaties van herfstsenescentie van een aantal bestaande monitoringnetwerken, alsook proxies ervan uit indirecte metingen van ecosysteemfotosynthese en uit satellietbeelden. ii) bestaande modellen evalueren op verschillende spatiale en temporele schalen. iii) een nieuw mechanistisch model ontwikkelen en testen met naast temperatuursom en daglengte, ook de recent geïdentificeerde sturende factoren en evt. nieuwe modelstructuren. De kandidaat zal dit nieuw-ontwikkelde model dan inbouwen in een state-of-the-art globaal vegetatiemodel en hiermee meer accurate voorspellingen maken van de koolstofbalans van gematigde bossen onder verschillende klimaatscenario's.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Liu Qiang

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door de opname van koolstof en de transpiratie van water door bossen te beïnvloeden, beïnvloedt boomfenologie ook het lokale weer en de klimaatverandering op de lange termijn. Het bestuderen van de lentefenologie van gematigde bomen is dus meer dan alleen de hobby van een bioloog. Ondanks een schat aan observaties van de datum dat bladeren in het voorjaar verschijnen, wordt dit proces nog steeds niet volledig begrepen. Leaf-out kan op zeer verschillende momenten in de lente voorkomen, ondanks vergelijkbaar lenteweer. Een deel van de reden is dat het uitlopen van de knoppen in de lente slechts het eindpunt is van een hele winter van knopreacties op koude temperaturen, op warme temperaturen en op veranderingen in de daglengte. Om de klimatologische controle over de lentefenologie volledig te begrijpen en dus modellen te kunnen produceren die toekomstige veranderingen in de lentefenologie nauwkeurig kunnen voorspellen, is inzicht nodig in wat er gebeurt tijdens de lange winter, wanneer knoppen blijkbaar in slaap zijn. Dit project richt zich precies daarop: wat gebeurt er tijdens de rustfase van de knop waardoor ze meer of minder gaan reageren op warmere lentetemperaturen. We zullen twee grote experimenten uitvoeren waarin temperatuur en daglengte worden gewijzigd, en gedurende het hele winterseizoen veranderingen in genexpressie, in metabolietconcentraties en in de graad van dormantie in de gaten houden. Het uiteindelijke doel is om meer inzicht te krijgen in de lentefenologie, maar ook om genen of metabolieten te identificeren die informatie kunnen geven over de rusttoestand tijdens de winter, en daarmee over de gevoeligheid van de knop voor de opwarming van de lente.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Abd Elgawad Hamada
• Co-promotor: Asard Han
• Co-promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Financiering voor onderzoek naar plantengroei, die zowel wordt bepaald door plantenecofysiologie (bijvoorbeeld fotosynthese, ademhaling, stressreacties) als ecologie (bijvoorbeeld biotische en abiotische interacties). We gaan in het bijzonder in op de ecologische relaties tussen plantengroei en zijn milieu- en klimaatstimulansen, en hoe plantengroei de ecosysteemproductiviteit en de uitwisseling van materie en energie tussen het ecosysteem en de atmosfeer vormt. De bevindingen zullen belangrijk zijn om het functioneren van terrestrische ecosystemen te modelleren en onze beoordeling en projecties van de wereldwijde klimaatverandering te verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bladfenologie is een belangrijk aspect bij het functioneren van gematigde en boreale loofbossen. De omgevingsfactoren bepalend voor het verschijnen van de bladeren in de lente zijn goed gekend, maar er is weinig geweten over de signalen die de timing van de bladval in de herfst controleren. Het vallen van de bladeren is het laatste stadium van bladsenescentie, een proces dat bomen toelaat om bladnutriënten te recupereren. Om onze voorspellingen over bosgroei en klimaatverandering te verbeteren moeten we begrijpen wat de timing van bladsenescentie controleert. Ik bied een nieuw paradigma over de start van bladsenescentie en voorspel dat bladsenescentie veroorzaakt wordt door het stoppen van de boomgroei in de herfst. Ik verwacht dat: (i) bij de afwezigheid van groeilimiterende omgevingsfactoren, het stoppen van boomgroei op een directe manier het begin van bladsenescentie controleert; en (ii) dat bij de aanwezigheid van groeilimiterende omgevingsfactoren de fotoperiode de start van de bladsenescentie controleert – wat voorkomt dat bomen te vroeg de senescentie starten. We testen de hypothese voor volwassen individuen van vier belangrijke boomsoorten (Fagus sylvatica, Quercus robur, Betula pendula en Populus tremula) die groeien in natuurlijke gebieden, op vruchtbare en onvruchtbare sites en in gecontroleerde en bemeste/geïrrigeerde behandelingen. We volgen bladsenescentie en groei in elke site. Bladsenescentie zal afgeleid worden uit seizoenale metingen van chlorofyll, uitgevoerd m.b.v. chlorofyllmeters evenals spectrofotometrisch. De groei zal afgeleid worden uit (i) microscopische analyse van seizoenale cambiumactiviteit in de stam, takken en grove wortels, en (ii) analyse van de seizoenale groei van de fijne wortels met een minirhizotronsysteem. Het veldwerk zal uitgevoerd worden gedurende drie groeiseizoenen. De resultaten zullen (samen met data van fotoperiode, klimaat en omgeving) gecombineerd worden met datasets van het LEAF-FALL project en andere Europese studies om de 'European forest database of leaf senescence and seasonal tree growth' te produceren. De combinatie van onze experimentele data en deze database laat toe de onderzoekshypothesen te testen, zowel op site- als op continentaal niveau. Het doel is het ophelderen van de vele vragen rond de timing van bladsenescentie in gematigde en boreale loofwouden en het voorzien van een nieuwe interpretatie van de relatie tussen bladsenescentie, boomgroei en de omgeving, wat de sleutel zal zijn om voorspellingen van biomassaproductie in bossen onder invloed van klimaatverandering te verbeteren. Tegelijk zullen we komen tot nieuwe inzichten in boomgroei, vooral wat betreft de seizoenale groei van grove wortels, wat tot nu niet eerder werd gerapporteerd voor bedektzadigen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo
• Mandaathouder: Mariën Bertold

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bladfenologie is een belangrijk aspect bij het functioneren van gematigde en boreale loofbossen. De omgevingsfactoren bepalend voor het verschijnen van de bladeren in de lente zijn goed gekend, maar er is weinig geweten over de signalen die de timing van de bladval in de herfst controleren. Het vallen van de bladeren is het laatste stadium van bladsenescentie, een proces dat bomen toelaat om bladnutriënten te recupereren. Om onze voorspellingen over bosgroei en klimaatverandering te verbeteren moeten we begrijpen wat de timing van bladsenescentie controleert. Ik bied een nieuw paradigma over de start van bladsenescentie en voorspel dat bladsenescentie veroorzaakt wordt door het stoppen van de boomgroei in de herfst. Ik verwacht dat: (i) bij de afwezigheid van groeilimiterende omgevingsfactoren, het stoppen van boomgroei op een directe manier het begin van bladsenescentie controleert; en (ii) dat bij de aanwezigheid van groeilimiterende omgevingsfactoren de fotoperiode de start van de bladsenescentie controleert – dat voorkomt dat bomen te vroeg de senescentie starten. Ik zal deze hypothesen testen door een combinatie van (i) manipulatie-experimenten op jonge bomen – dit zal de invloed van de fotoperiode scheiden van dat van andere factoren die het stoppen van boomgroei beïnvloeden, namelijk temperatuur, droogte en de beschikbaarheid aan bodemnutriënten; (ii) het monitoren van bladsenescentie en groei in volgroeide bosbestanden; (iii) het vergelijken van bladsescentiedynamieken van vier belangrijke boomsoorten (Fagus sylvatica, Quercus robur, Betula pendula en Populus tremula) op 4 locaties in Europa tussen 40° en 70° NB en (iv) het integreren van het nieuwe paradigma in een model van bosecosysteemdynamieken en dit te testen voor de belangrijkste bosgebieden van Europa. Het doel is het oplossen van het raadsel rond de timing van bladsenescentie in gematigde en boreale loofwouden, een nieuwe interpretatie voorzien van de relatie tussen bladsenescentie, boomgroei en de omgeving en het maken van een modelleringstool dat in staat is om bladsenescentie en boomgroei te voorspellen en dit voor projecties van biomassaproductie in bossen onder invloed van klimaatverandering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De productie van biomassa (BP) in terrestrische ecosystemen is een fundamenteel ecologisch proces en een belangrijke ecosysteemdienst. BP omvat voedsel, vezels en hout, en is tevens een belangrijke opslagplaats voor koolstof (C) op de Aarde; het is een cruciale factor in de globale C cyclus en bepaald mede ons klimaat. De productie van biomassa wordt intensief onderzocht en BP schattingen bij 'directe' (veld) metingen zijn verkrijgbaar voor honderden experimentele locaties wereldwijd. Toch blijven globale analyses van BP dynamieken beperkt en grotendeels gebaseerd op 'indirecte' BP schattingen via remote sensing beelden die een hoge resolutie, maar lage nauwkeurigheid hebben. Mijn doel is om verheldering te brengen over de globale BP dynamieken (1) door het verstrekken van robuuste BP ramingen voor alle belangrijke types van terrestrische ecosystemen (o.a. bossen, weiden, akkers, moerassen, toendra, woestijnen) en voor de hele Aarde, en (2) door te identificeren wat de belangrijkste bepalende factoren zijn van globale variatie in BP (bvb planteigenschappen, klimaat, bodemvruchtbaarheid, bodemwater inhoud of het ecosysteem beheer). Daarnaast, zal de studie de directe en indirecte methoden van BP metingen vergelijken en kenmerken of zwakke punten van beide benaderingen verduidelijken. Deze doelstellingen zullen worden bereikt door het gebruik van een nieuwe, unieke, database van directe BP schattingen, die ik onlangs samengesteld heb, in combinatie met remote sensing BP schattingen van MODIS.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De 'efficiëntie van biomassaproductie' (BPE) van terrestrische ecosystemen is de fractie van geassimileerde koolstof die effectief gebruikt wordt voor de productie van de biomassa van planten. BPE is een belangrijke parameter die helpt de koppeling tussen ecosystemen en het broeikaseffect, dus klimaatverandering, te begrijpen. In deze studie zullen we de drijvende omgevingsvariabelen van BPE bepalen en analyseren voor de belangrijkste ecosyteemtypes op aarde (bvb graslanden, bossen, landbouwecosystemen, moerasgebieden). Daarnaast zullen we de relatie tussen BPE en de opslag van koolstof in het ecosysteem (in de biomassa van planten en in de bodem) bestuderen. We gaan uit van de hypothese dat BPE afhankelijk is van de bodemvruchtbaarheid en dat dit geldt voor elk ecosyteemtype. We veronderstellen dat planten efficiënter groeien op een vruchtbare bodem dan op een arme bodem, omdat er minder koolstof moet geïnvesteerd worden in niet-structurele koolhydraten – zoals voedsel voor wortelsymbionten en exudaten - die noodzakelijk zijn voor de opname van nutriënten uit de bodem. Zodoende is er meer koolstof beschikbaar voor de productie van biomassa en is op het niveau van het ecosysteem de koolstofopslag groter. Deze hypothese zal getest worden aan de hand van (1) een nieuwe databank met gegevens van honderden experimenten op verschillende ecosysteemtypes ('the global biome database') en (2) een mesocosmos-experiment op de campus van de Universiteit Antwerpen voor een gematigde ecosysteem, zoals bijvoorbeeld een graslanden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Campioli Matteo

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject