Onderzoek Ivan Janssens

Abstract

CARBIZON ontwikkelt een nieuwe bodemtechnologie. Het is onze ambitie om 'negatieve erosie met CO2-verwijdering' te bereiken: het herbouwen van bodems op basis van natuurlijke bodemregeneratietechnologie. Om dit te bereiken, combineert CARBIZON drie op de natuur gebaseerde methoden voor koolstofdioxideverwijdering (CDR) om de vruchtbare toplaagbodem snel te herstellen. De technologie biedt een drastische oplossing voor het langdurige probleem van bodemdegradatie in de Global South. Met CARBIZON streven we ernaar de effecten van bodemdegradatie om te keren en gezonde, vruchtbare bodems te creëren die duurzame landbouw opnieuw kunnen ondersteunen, terwijl ze ook grote hoeveelheden koolstof uit de atmosfeer opnemen. Het probleem van bodemdegradatie is een grote zorg in de Global South en treft miljoenen mensen die afhankelijk zijn van landbouw voor hun levensonderhoud. Om dit te bereiken, zal CARBIZON tientallen jaren aan bodemonderzoek omzetten in baanbrekende bodemhersteltechnologie. Het is onze vaste overtuiging dat de specifieke kenmerken van de drie gecombineerde CDR's in staat zijn om cruciale bodemkenmerken snel te verbeteren die essentieel zijn voor de ontwikkeling van een nieuwe bodem geschikt voor landbouw. Onze benadering voorziet in een duurzaam bedrijfsmodel voor het toekomstbestendig maken van bodems in de Global South. We geven een kick-start aan technologieontwikkeling door de installatie van een nieuw CARBIZON-platform. De sleutelwaarde van de CARBIZON-technologie ligt in zijn potentieel verder dan koolstofopslag. De CARBIZON-benadering verbetert de waterretentie van de bodem (waardoor irrigatie efficiënter wordt), het levert een natuurlijke bron van essentiële micro- en macrovoedingsstoffen, bevordert gezonde gewasgroei en creëert een stabiele bodemmatrix die bodemgezondheid bevordert en hernieuwde erosie voorkomt. Onze benadering zorgt ervoor dat de bodem niet alleen klimaatbestendig is, maar ook slim met hulpbronnen omgaat, waardoor deze geschikt is voor duurzame landbouw op de lange termijn. We voorzien dat CARBIZON de cruciale basis zal bieden om de ontwikkeling van een 'koolstof-als-dienst'-bedrijfsmodel in bodemherstel te initiëren, waardoor grondeigenaren en regeringen de innovatiepotentie krijgen om gedegradeerde bodems te herstellen, grotendeels gefinancierd door de koolstofmarkt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vicca Sara
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Struyf Eric

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

Veilige en schaalbare negatieve-emissietechnologieën (NET's), die actief CO2 uit de atmosfeer verwijderen en zorgen voor langdurige vastlegging van koolstof, zijn nodig als aanvulling op conventionele maatregelen om klimaatverandering tegen te gaan. Er bestaan low-tech en minder dure NET's die de samenleving extra voordelen kunnen bieden. Een van deze NET's is 'enhanced weathering' van silicaatmineralen (EW). EW is bijzonder veelbelovend als NET omdat het gepaard kan gaan met meerdere maatschappelijke en ecologische voordelen, en omdat concurrentie om land met de voedselproductie vermeden wordt. Grotere gewasopbrengsten, herstel van voorraden basiskationen (bv. Mg, Ca) en micronutriënten (bv. Zn, Se), minder verlies van N2O (een krachtig broeikasgas) en NO3, een hogere pH. EW is niet de enige NET die in de landbouw kan worden toegepast en extra voordelen kan opleveren. Ook de toevoeging van organisch materiaal (Soil Carbon Sequestration; SCS) en van biochar (BC) aan bodems wordt onderzocht. Er is onderzoek nodig om effecten op het tegen gaan van en de aanpassing aan klimaatverandering, en de andere milieu- en maatschappelijke voordelen te kwantificeren. Het werkelijke potentieel van agro-NET's hangt af van de combinatie van netto broeikasgasemissiereducties, agrarische voordelen, positieve neveneffecten op het milieu, maatschappelijke barrières en economische haalbaarheid. De meest klimaat effectieve, milieuvriendelijke en kostenefficiënte opties moeten worden geïdentificeerd om snelle goedkeuring door landbouwers en samenleving mogelijk te maken. C-Farms zal daarom niet alleen klimatologische, technische en economische aspecten beoordelen, maar ook de dialoog aangaan met landbouwers en industrie om proactief belangrijke kansen en uitdagingen aan te pakken in een co-creatief proces. De betrokkenheid van de stakeholders zal uitmonden in een grote gezamenlijke piloot studie. Op deze manier wordt de weg geëffend voor beleidsmaatregelen (bv. koolstofprijsstelling) om deze toepassing te stimuleren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tropische bossen spelen een cruciale rol in de global koolstof (C) cyclus en het Afrikaanse continent herbergt het op één na grootste aaneengesloten blok tropisch woud ter wereld. Onze huidige kennis van de C-uitwisseling tussen ecosysteem en atmosfeer is hoofdzakelijk gebaseerd op de Neotropen, terwijl het Congobekken een blinde vlek blijft. We weten ondertussen echter dat deze bossen zich onderscheiden door hun ecologische, klimatologische en biogeochemische verschillen met hun Neotropische tegenhangers. Vooral de veel drogere, bimodale neerslagverdeling doet vragen rijzen over de seizoensgebonden C-dynamiek in deze bossen. Dit voorstel beoogt dan ook een grondige karakterisering van de jaarlijkse en seizoensgebonden C-uitwisseling van een Centraal-Afrikaans bos, met behulp van een combinatie van nieuwe eddy covariantie-infrastructuur en intensieve C-monitoring in het hart van het Congobekken. Ten tweede wil het voorstel de ecologische basis blootleggen voor seizoensgebonden veranderingen in de C-uitwisseling, door een uitgebreide, historische, soortspecifieke fenologische dataset te valoriseren. Deze dataset zal ons helpen om de vraag te beantwoorden: kunnen we de huidige primaire productiviteit voorspellen op basis van soort-specifieke droogtevermijdingsstrategieën? Tenslotte zal het mechanistisch -biogeochemisch- inzicht, samen met de onderliggende ecologische kennis, gebruikt worden om de seizoensgebondenheid van de C-uitwisseling in het hele Congobekken te evalueren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Bauters Marijn

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

Dit project heeft als doel een observatienetwerk te ontwikkelen voor broeikasgasobservaties in stedelijk milieu. Dit project ondersteunt de Europese Green Deal door de verificatie van emissies uit steden die gezien worden als een belangrijke bron van antropogene emissies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gielen Bert
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Conventionele klimaatmitigatie alleen zal niet in staat zijn de atmosferische CO2-concentraties te stabiliseren op een niveau dat compatibel is met de opwarmingslimiet van 2°C van het Akkoord van Parijs. Veilige en schaalbare negatieve-emissietechnologieën (NET's), die actief CO2 uit de atmosfeer verwijderen en koolstof (C) op lange termijn vastleggen, zullen nodig zijn. Snelle vooruitgang bij de ontwikkeling van NET's is nodig, om deze technologieen op grote schaal te kunnen inzetten en de overschrijding van omslagpunten in het aardse systeem te kunnen voorkomen. Toch zijn er nog geen NET's klaar om op een duurzame, energie-efficiënte en kosteneffectieve manier grote hoeveelheden CO2 uit de atmosfeer te halen . BAM! ontwikkelt 'super bio-versnelde mineraalverwering' als een radicale, innovatieve oplossing voor de NET-uitdaging. Hoewel versnelde silicaatverwering (ESW) eerder naar voren werd geschoven als een potentiële NET, is de huidige onderzoeksfocus op 1/ ex natura carbonatatie of 2/ langzame in natura ESW, gelimiteerd in zijn mogelijkheden. BAM! concentreert zich op een ongeëvenaarde reactortoepassing om de biotische verweringsstimulatie te maximaliseren met een lage input van hulpbronnen, en de implementatie van een geautomatiseerd, snel lerend proces dat het mogelijk maakt kritische doorbraken op het gebied van verweringsgraad snel aan te nemen en te verbeteren. De ambitie is om een NET te ontwikkelen dat kan ingezet worden tegen klimaatrisico's op de korte termijn (binnen 10-20 jaar). BAM! bouwt voort op de natuurlijke processen die hebben geleid tot sterke veranderingen in natuurlijke silicaatverwering en verankert deze in een nieuwe reactortechnologie. Het ambitieuze doel is de ontwikkeling van een onmisbare oplossing voor klimaatmitigatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vicca Sara
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om klimaatopwarming te beperken tot ruim onder de 2°C, zal naast een snelle afbouw van CO2 emissies eveneens actief CO2 uit de atmosfeer verwijderd moeten worden. Hiervoor zijn reeds een aantal negatieve emissietechnologieën (NET's) voorgesteld. Een veelbelovende maar nog weinig bestudeerde NET is versnelde silicaatverwering (enhanced weathering, EW). Bij silicaatverwering treedt een langzaam oplossingsproces op, waarbij koolstof wordt opgeslagen en voor millennia wordt vastgelegd. Het idee achter EW is om dit natuurlijke proces te versnellen, door de verweringssnelheid kunstmatig te verhogen. Dit kan worden bereikt door fijngemalen silicaatgesteente (bijv. basalt) of artificiële silicaten zoals staalslakken op de bodem aan te brengen. Terwijl artificiële silicaten doorgaans langzamer verweren, heeft het gebruik van deze afvalstromen het voordeel dat het bronmateriaal overvloedig aanwezig is en dat het ingebed kan worden in een circulaire economie. Tot nu toe is het onderzoek naar EW vooral beperkt gebleven tot laboratoriumexperimenten. Empirisch onderzoek onder meer realistische omstandigheden is dringend nodig om zowel het werkelijke potentieel voor klimaatmitigatie als de neveneffecten van EW te bepalen. Een essentiële stap tussen het laboratoriumonderzoek en de toepassingen in het veld zijn mesokosmosexperimenten die een nauwkeurige kwantificering van de koolstofopslag mogelijk maken en de ontwikkeling van methoden voor bepaling van de koolstofopslag in het veld. In dit project zal een mesokosmos-experiment worden opgezet om de koolstofopslag door EW nauwkeurig te kwantificeren. Ook zullen de effecten op plantengroei en op de concentratie aan voedingsstoffen in de planten worden bepaald. Concreet zullen 15 mesokosmossen gevuld worden met landbouwgrond en beplant worden met maïs. Vijf krijgen alleen meststoffen, terwijl de andere ook fijngemalen basalt (n=5) of staalslakken (n=5) toegediend krijgen. De verweringssnelheden worden bepaald op basis van analyse van voor verweringsproducten (DIC, alkaliniteit, Si, Mg en Ca) in poriënwater uit de toplaag van de bodem en in het percolatiewater. Verweringsproducten kunnen ook in de bodem neerslaan en voor de kwantificering van de koolstofopslag is dus ook een analyse van de carbonaten in de bodem na het experiment nodig. Aan het einde van het experiment worden planten geoogst om de plantenbiomassa (boven- en ondergronds) te kwantificeren en worden substalen geanalyseerd op belangrijke plantenvoedingsstoffen, waaronder N, P, K, Si, Ca, Mg.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vicca Sara
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

DIt project staat in voor het ontwikkelen van een duurzame lange termijn cal/val strategie voor alle Copernicus Sentinel missies. Binnen dit project wordt bestaande expertise rond cal/val activiteiten gelinkt aan operationele onderzoeksinfrastructuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gielen Bert
• Co-promotor: Janssens Ivan

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

Laagvenen zijn voedselarme moerassen met actieve accumulatie van organisch materiaal (veen), en vormen belangrijke reservoirs voor het broeikasgas koolstofdioxide (CO2). Veenvorming vereist een permanent waterverzadigde omgeving, wat gepaard gaat met een lage microbiële activiteit. Op dit moment bestaan er nog maar weinig ongerepte laagvenen, en de meerderheid is sterk gedraineerd. Drainage leidt tot de uitstoot van CO2 en het vrijkomen van voedingsstoffen door een versnelde veenafbraak, wat tevens gepaard gaat met veranderingen in vegetatie en in microbiële gemeenschappen. Daarbovenop worden venen in toenemende mate bedreigd door stikstofverrijking, wat eveneens actieve veenvorming kan belemmeren en mogelijk de productie van andere broeikasgassen zoals methaan (CH4) en distikstofoxide (N2O) kan stimuleren. Het is onwaarschijnlijk dat gedegradeerde laagvenen snel hersteld kunnen worden door de waterstanden opnieuw te verhogen: het lijkt er op dat vernatte venen omslaan naar voedselrijke moerassen zonder actieve veenaccumulatie. In dit project onderzoeken we de invloed van veranderingen in hydrologie, stikstofbeschikbaarheid, vegetatie en microbiële gemeenschappen op broeikasgasemissies uit laagvenen. We hypothetiseren dat drainage en stikstofverrijking leiden tot een versnelde uitstoot van broeikasgassen, en dat vernatting onvoldoende effectief is om deze veranderingen binnen een redelijk termijn om te keren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: van Diggelen Ruurd
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Emsens Willem-Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

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

De bepaling van de koolstofkringloop in het aarde-klimaatsysteem is een van de grootste uitdagingen in de huidige wetenschap. Er blijven een aantal belangrijke leemten in de kennis en onzekerheden van de broeikasgasbudgetten (BKG's) op ecosysteemschaal en de sleutelrol van microbiële gemeenschappen. Karst-ecosystemen beslaan tot 25% van het landoppervlak en fungeren als snelle CH4-zink en afwisselend als CO2-bron of -zink. De eerste resultaten wijzen erop dat microbiële actie een cruciale rol moet spelen bij de opname, fixatie of productie van CO2 en CH4 en misschien wel bij het bepalen van de sterke variaties van deze belangrijke BKG's in karst-ecosystemen. MIFLUKE zal voor het eerst de rol van karstmicrobiota in de belangrijkste BKG's -CO2- en CH4- gehalte en fluxen in ondergrondse vadose-atmosferen toelichten, als een belangrijke uitdaging om de precieze effectieve bijdrage van karst-ecosystemen aan de wereldwijde koolstofcyclus te verduidelijken. Door toepassing van een innovatieve en multidisciplinaire combinatie van een brede waaier van geavanceerde instrumenten en geavanceerde technologieën uit zeer verschillende onderzoeksgebieden - bepalen van de BKG-flux, isotopische geochemische tracering, biogeochemie, metagenomica, enz.- zal een biogeochemisch model van microbiële processen worden ontwikkeld. Dit project zal de expertise van een multidisciplinaire groep van vooraanstaande onderzoekers op het gebied van ecosysteemwerking, BKG's en biogeochemische modellering combineren met de buitengewone middelen, waaronder analytische faciliteiten en opleidingsondersteuning in PLECO (Univ. Antwerpen, België).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Cuezva Robleno Soledad

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De klimaatverandering zal de Arctische ecosystemen meer dan enig ander ecosysteem in de wereld treffen, met een verwachte temperatuurstijging tot 4-6°C. Dit vormt een bedreiging voor de integriteit en de biodiversiteit van de ecosystemen, maar de grotere terugkoppelingsmechanismen van de ecosystemen die door deze verandering worden veroorzaakt zijn nog zorgwekkender. Gedurende miljoenen jaren is de atmosferische koolstof opgeslagen in de bodem van het Noordpoolgebied. Bij opwarming kan de koolstof snel ontsnappen uit de bodem in de vorm van CO2 en (nog erger) het sterke broeikasgas CH4. Ondanks tientallen jaren onderzoek hebben wetenschappers nog steeds moeite om de omvang van deze koolstofuitwisseling te onthullen, en vooral de interactie met de klimaatverandering. Een overkoepelende vraag blijft: hoeveel koolstof zal in de toekomst kunnen vrijkomen in het Noordpoolgebied en welke invloed dit zal hebben op de klimaatverandering? FutureArctic neemt deze onderzoeksuitdaging rechtstreeks op in een intersectoraal opleidingsinitiatief voor beginnende onderzoekers, dat tot doel heeft "ecosystem-of-things"-wetenschappers en -ingenieurs te vormen. De FORHOT-locatie in IJsland biedt een geothermisch gecontroleerde bodemtemperatuurverwarmingsgradiënt om te bestuderen hoe de processen van het Arctische ecosysteem worden beïnvloed door temperatuurstijgingen zoals verwacht door de klimaatverandering. FutureArctic heeft tot doel de weg te effenen voor veralgemeende permanent gekoppelde data-acquisitiesystemen voor belangrijke milieuvariabelen en -processen. We zullen een nieuwe machine-learningmethode starten om grote stromen van high-throughput in het milieu te analyseren, door de installatie van een pionier "ecosystem-of-things" op de ForHot-locatie. FutureArctic zal dus, voortbouwend op een tijdig project in het ForHot-gebied, een belangrijke evolutie kanaliseren naar machineondersteund fundamenteel milieuonderzoek. Dit wordt bereikt door de specifieke opleiding van onderzoekers met profielen op het intersectorale vlak van informatica, kunstmatige intelligentie, milieuwetenschap (zowel experimenteel als modellering), scoiale wetenschappen en sensor engineering en communicatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Verbruggen Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

ICOS staat voor Integrated Carbon Observation System en is een Europees monitoringsnetwerk voor de broeikasgassen koolstofdioxide (CO2), methaan (CH4,) en lachgas ( N2O). Het verzamelen van die gegevens is absoluut noodzakelijk voor het voorspellen van het toekomstige klimaat. ICOS voert de metingen uit op lange termijn en op een gestandaardiseerde manier. Twaalf Europese landen maken op dit moment deel uit van het netwerk, samen goed voor meer dan honderd meetstations te land, ter zee en in de lucht. Met de financiële steun van de Vlaamse, de Waalse en de federale overheid meten Belgische wetenschappers de broeikasgassen in tien verschillende meetstations. Zes ervan bevinden zich op Belgisch grondgebied, drie op zee en eentje op La Réunion. Dat laatste meet de uitstoot in de atmosfeer.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Ceulemans Reinhart

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

Deze financiering werd verkregen om het EU-project met de volgende abstract voor te bereiden : C-Attract zal een innovatieve combinatie van experimenteel onderzoek en modellering inzetten om realistische klimaatveiligheidsscenario's te ontwikkelen met een snelle en grootschalige invoering van NET's. In een unieke reeks gerichte veldexperimenten zullen we ons buigen over cruciale kennislacunes met betrekking tot de natuur gebaseerde NET's. In deze experimenten ligt de nadruk specifiek op een veelbelovende NET, 'verbeterde verwering', waarbij momenteel het gebrek aan echte toepassingen een belemmering vormt om de doeltreffendheid ervan te beoordelen. Ook niet-ontgonnen combinaties van op de natuur gebaseerde NET's zullen experimenteel worden getest. We zullen niet alleen onderzoeken hoe de huidige beheerspraktijken op het land en in het kustgebied kunnen worden aangepast om te zorgen voor een op de natuur gebaseerde C-opslag, maar ook hoe we de co-benefits voor ecosystemen en de samenleving kunnen maximaliseren. We zullen een uitgebreide beoordeling geven van de effecten van NET's inzake duurzame ontwikkelingsdoelstellingen, met inbegrip van voedselzekerheid, biodiversiteit en verzuring van de oceanen. Levenscyclusanalyse, Aardsysteemmodellen en geïntegreerde evaluatiemodellen worden gecombineerd in een nieuwe "fit-to-purpose"-cluster om zo een volledig beeld te krijgen van het effect van NET's op Europa. Daarbij zullen we de bestaande IPCC-scenario's aanvullen door middel van een nieuwe focus op klimaatveiligheid door rekening te houden met de kantelpunten van het aardsysteem in een tijdsbestek van 500 jaar. Citizen Science campagnes rond onze experimentent, zullen de problemen in verband met de acceptatie door het publiek en het beleid om deze problemen aan te pakken toelichten. In het kader van de voortzetting van onze langdurige betrokkenheid bij de NET's-gemeenschap, zullen we levensvatbare transformatieroutes van NET's coproduceren, en ons richten op de mogelijke opname van NET's in de circulaire bio-economie. Dit zal als leidraad dienen voor de coproductie van realistische routekaarten voor een snelle en grootschalige implementatie van NET's. De nadruk zal liggen op de mogelijke opname van NET's in de circulaire bio-economie. We zullen een helix voor op de natuur gebaseerde NET's initiëren om investeerders te stimuleren, de betrokkenheid van actoren te bevorderen en te zorgen voor een duurzame impact die verder gaat dan C-Attract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tropische bossen behoren tot de meest diverse ecosystemen in de wereld en zijn goed voor meer dan een derde van de globale primaire productie. Ze spelen dus een belangrijke rol in de globale koolstof (C) balans. De meeste tropische bossen zijn eerder fosfor (P) limiterend dan stikstof (N) limiterend, in vergelijking tot gematigde en boreale bossen die reeds beter bestudeerd zijn. Er is echter nog niet veel geweten over de effecten van bodemvruchtbaarheid op C cyclering in tropische bossen. Het doel van deze studie tweeledig: Ik wil de kennis van fotosynthese van tropische bossen verbeteren en bestuderen hoe dit verandert langs gradiënten van bodem N en P beschikbaarheid. Verder zal ik onderzoeken hoe C allocatie in planten varieert langs deze gradiënten. Beide processen worden bestudeerd in de laagland tropische bossen van Frans-Guyana. De regenwouden waar deze studie wordt uitgevoerd zijn vrijwel ongestoord en bestrijken een grote gradiënt in de vruchtbaarheid van de bodem, die nog zal worden versterkt met een fertilisatie experiment. Daarom zijn deze bossen geschikt om de effecten van de nutriënten disbalans op het functioneren van tropische regenwouden te bestuderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Vicca Sara
• Mandaathouder: Verryckt Lore

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Klimaatverandering, verlies van biodiversiteit en veranderingen in de beschikbaarheid van voedingsstoffen zijn drie van de belangrijkste componenten van wereldwijde verandering die van invloed zijn op het leven op Aarde. Ondanks de grote inspanningen van de wetenschappelijke gemeenschap is het echter nog niet duidelijk hoe deze drie componenten met elkaar interageren in het veranderen van de functie van ecosystemen alsook de koolstof die ze uitwisselen met de atmosfeer. Met dit onderzoek willen we begrijpen hoe biodiversiteit en nutriëntbeschikbaarheid in wisselwerking staan met klimaatvariabiliteit om de productiviteit en stabiliteit van ecosystemen te bepalen op verschillende ruimtelijke en temporele schalen, van lokaal tot wereldwijd en van jaarlijkse tot 10-jaarlijkse schalen. Hiervoor zullen we satellietbeelden en wereldwijde databases van in situ gemeten ecosysteem koolstof flux uitwisseling vanalyseren om i) de hypothese te testen dat meer diverse en voedselrijke ecosystemen minder gevoelig zijn voor weersomstandigheden en onderzoeken hoe dit hun absorptievermogen voor CO2 beïnvloedt. en ii) om de hypothese te testen dat de toenemende klimaatvariabiliteit en biodiversiteitsverlies de stabiliteit van het ecosysteem op wereldschaal verminderen, en dat de beschikbaarheid van nutriënten dit schadelijke effect vermindert. Deze nieuwe, integratieve benadering zal ons helpen meer inzicht te krijgen in de rol van klimaatverandering, biodiversiteit en beschikbaarheid van nutriënten in de koolstofcyclus van terrestrische ecosystemen, wat essentiële informatie is voor het verbeteren van voorspellingen over hoe de biosfeer in de toekomst zal reageren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Fernandez-Martinez Marcos

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

RainForest-GHG wil de 'sinks' en 'sources van drie belangrijke broeikasgassen (broeikasgassen), dwz kooldioxide (CO2), methaan (CH4) en stikstofoxide (N2O), in een tropisch regenwoud kwantificeren. De bijdragen van bodem en de houtachtige weefsels aan de broeikasgassen worden bepaald. RainForest-GHG heeft verder tot doel de belangrijkste milieudrivers te bepalen die verantwoordelijk zijn voor de temporele en ruimtelijke variaties van deze broeikasgassen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Brechet Laetitia

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Radiometrische sensoren gemonteerd op satellieten en vliegtuigen zijn de enige technologie die ruimtelijk voorziet expliciete informatie over vegetatie-activiteit en gezondheid op regionale tot wereldwijde schaal. Met name de recente beschikbaarheid van op afstand waargenomen zon-geïnduceerde fluorescentie (F), die direct gekoppeld is aan het fotosyntheseproces, opent nieuwe perspectieven voor het schatten van fotosynthese van planten op grotere schaal. Gezien de recentelijk geselecteerde satelliet Fluorescentie Explorer (FLEX) -missie door het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA) die in 2022 van start gaat, moeten nieuwe methoden worden ontwikkeld om het F-signaal optimaal te gebruiken voor een verbeterde algemene schatting van fotosynthese. "ReSPEc" heeft tot doel nieuwe algoritmen te ontwikkelen voor het verbeteren van de schatting van fotosynthese van ecosysteem tot regionale schaal (bruto primaire productie; GPP). Om dit doel te bereiken, worden open-veld manipulatie-experimenten opgezet om een semi-mechanistisch model te ontwikkelen en te testen dat nieuwe en gevestigde optische signalen verbindt met gasuitwisselingsmetingen. Het semi-mechanische model wordt vervolgens toegepast op bestaande datasets van gemeten fluorescentie en vegetatie reflectantie om GPP op ecosysteemschaal te schatten. De resultaten zullen worden vergeleken en gevalideerd met op eddy-covariantie gebaseerde schattingen van GPP. De resultaten van dit project zullen bijdragen tot een beter begrip van de fotosynthetische energiebalans op blad-, plant- en ecosysteemschaal, wat op zijn beurt een verbeterde schatting van GPP mogelijk maakt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Wieneke Sebastian

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het uitlopen van de knoppen van onze inheemse bomen in de lente is een jaarlijks weerkerend natuurlijk hoogtepunt. De warme wintertruien mogen opnieuw in de kast, de zomeroutfits komen boven. Maar is het u ook al opgevallen dat de start van het verschijnen van de bladeren verschilt van jaar tot jaar? En hebt u zich ooit al afgevraagd hoe dit komt? Feit is dat zelfs wetenschappers er nog niet helemaal uit zijn waarom bomen het ene jaar vroeger knoppen dan het andere. We kennen wel verschillende sturende factoren, zoals daglengte, temperatuur, beschikbaarheid van voedingsstoffen... Hoe de sturing juist verloopt, blijft een open vraagstuk. Daarom gaan wetenschappers en burgers hier samen aan de slag. We hebben studiegegevens nodig van (heel) veel bomen om te weten of onze bomen anders in de knop gaan dan vroeger. Op al die bomen moet elke ochtend en elke avond een klein experimentje worden uitgevoerd en steeds op hetzelfde tijdstip. Probleem: er zijn gewoon te weinig wetenschappers om dat uit te voeren. Daarom bestuderen honderden burgers in Vlaanderen evenveel bomen, en kijken in detail naar het effect van daglengte, wintertemperatuur en lentetemperatuur op het verschijnen van de bladeren. Ze doen dit in nauwe samenwerking met de Universiteit Antwerpen en ReaGent. Burgers en wetenschappers slaan de handen in elkaar en zetten samen een cruciale wetenschappelijke stap voorwaarts: zijn onze bomen gewapend voor een warmere wereld?

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

EcoCities zal een geïntegreerde en vergelijkende analyse uitvoeren op verschillende types van groenwanden (GW) en groendaken (GD). In essentie behelst het onderzoek: - een diepgaande bepaling van de bijdrage van verschillende (groeisubstraat, plantensoorten) types GD en GW aan de belangrijkste ecosysteemdiensten (ED) in een urbane context. - een geïntegreerde evaluatie van de geleverde ED.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Klimaatverandering, verlies van biodiversiteit en veranderingen in de beschikbaarheid van voedingsstoffen zijn drie van de belangrijkste componenten van wereldwijde verandering die van invloed zijn op het leven op Aarde. Ondanks de grote inspanningen van de wetenschappelijke gemeenschap is het echter nog niet duidelijk hoe deze drie componenten met elkaar interageren in het veranderen van de functie van ecosystemen alsook de koolstof die ze uitwisselen met de atmosfeer. Met dit onderzoek willen we begrijpen hoe biodiversiteit en nutriëntbeschikbaarheid in wisselwerking staan met klimaatvariabiliteit om de productiviteit en stabiliteit van ecosystemen te bepalen op verschillende ruimtelijke en temporele schalen, van lokaal tot wereldwijd en van jaarlijkse tot 10-jaarlijkse schalen. Hiervoor zullen we satellietbeelden en wereldwijde databases van in situ gemeten ecosysteem koolstof flux uitwisseling vanalyseren om i) de hypothese te testen dat meer diverse en voedselrijke ecosystemen minder gevoelig zijn voor weersomstandigheden en onderzoeken hoe dit hun absorptievermogen voor CO2 beïnvloedt. en ii) om de hypothese te testen dat de toenemende klimaatvariabiliteit en biodiversiteitsverlies de stabiliteit van het ecosysteem op wereldschaal verminderen, en dat de beschikbaarheid van nutriënten dit schadelijke effect vermindert. Deze nieuwe, integratieve benadering zal ons helpen meer inzicht te krijgen in de rol van klimaatverandering, biodiversiteit en beschikbaarheid van nutriënten in de koolstofcyclus van terrestrische ecosystemen, wat essentiële informatie is voor het verbeteren van voorspellingen over hoe de biosfeer in de toekomst zal reageren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Fernandez-Martinez Marcos

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

-ForestFlow heeft volgende doelstellingen: - opgeloste koolstoffluxen bepalen onder naaldboom- en loofwouden, om koolstofbalansen te sluiten in twee Belgische ICOS-sites - Seizoenaliteit in kaart brengen van de opgeloste en gasvormige koolstofexport, met boomfenologie en regenregime als sturende factoren - Onderzoeken of er verschuivingen optreden in de export-modus (opgelost of gasvormig) tussen regen- en droogte-events - Toekomstige veranderingen modelleren in de koolstofbalans van bossen, door de resultaten te koppelen aan klimaat-, ecosysteem- en hydrologische modellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bodems bevatten drie keer meer koolstof dan de atmosfeer. Vooral in het hoge noorden bevatten de bodems enorme hoeveelheden koolstof, maar deze koolstofreservoirs zijn gevoelig aan opwarming en veranderingen in stikstofbeschikbaarheid. Opwarming en veranderingen in beschikbaarheid van stikstof kunnen een directe invloed uitoefenen op de bodemorganismen en de decompositie van organisch materiaal in de bodem, maar ook de indirecte effecten via de respons van planten kunnen bodemkoolstof in belangrijke mate beïnvloeden. Planten kunnen o.i.v. opwarming of stikstofdepositie meer of minder aan fotosynthese gaan doen en ze kunnen de opgenomen koolstof ook op een andere manier gaan gebruiken. Door meer of minder van de opgenomen koolstof te investeren in ondergrondse structuren zoals wortels, wortelexudaten en symbionten zoals mycorrhiza's, bepalen planten de koolstofinputs in de bodem en kunnen ze ook de decompositie van organisch materiaal beïnvloeden. In dit project zullen we nagaan hoe opwarming en beschikbaarheid van stikstof de koolstoffluxen tussen plant en bodem en de koolstof in de bodem beïnvloeden in een subarctisch grasland in Ijsland. Dit zal gebeuren a.d.h.v. experimenten waarin we o.a. met behulp van 13C pulse labeling de koolstoffluxen van plant naar bodem en van bodem naar atmosfeer opvolgen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Soong Jennifer
• Co-promotor: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Readiness of ICOS for Necessities of integrated Global Observations (RINGO) is een H2020 EU project dat als doel heeft om de ontwikkeling van de ICOS onderzoeksinfrastructuur te ondersteunen. Binnen dit project is de Universiteit van Antwerpen verantwoordelijk om te onderzoek of het mogelijk is om terrestial laser scanning (LiDAR) te gebruiken om bovengrondse biomassa te schatten in bossen. Bovengrondse biomassa is namelijk een cruciale component van de koolstofbalans van bossen en is moeilijk nauwkeurig te meten. LIDAR is een nieuwe techniek die veel potentieel heeft om zeer accurate schatting te geven de hout volumes in een bos. Binnen dit project zullen we verschillende sites selecteren in België die we met de LiDAR zullen scannen en waar we bovendien een aantal bomen zullen oogsten om zo de LIDAR scans te valideren. In een tweede fase van het project zullen we een aantal ICOS sites in binnen en buitenland bezoeken om nauwkeurige schattingen te kunnen maken van de bovengrondse biomassa.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gielen Bert
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

We worden er meer en meer van bewust dat in de volgende decennia extremen in het klimaat zullen toenemen, wat sterke veranderingen in de koolstofcyclus van terrestrische ecosystemen en feedback op het klimaat zal teweeg brengen. Recente studies hebben duidelijk de gelijktijdige impact van deze extremen op de terrestrische koolstof cyclus aangetoond, voornamelijk voor droogte en hittegolven. Echter het is nog onduidelijk welke de lange termijn impact is van deze klimaat extremen (met name na het optreden de extremen), meer bepaald voor ecosystemen die traag herstellen van verstoringen zoals bossen. In dit project willen we op basis van een geïntegreerde aanpak verstaan hoe dergelijke lange termijn effecten van droogte een impact zullen hebben op de koolstofcycli in bossen. Hiervoor zullen we 1) analyzeren hoe lange termijn effecten van droogte op de koolstofcyclus in bossen gekoppeld zijn aan gelijktijdige effecten, via de analyse van jaarringen en fluxen van CO2 en H2O op ecosysteem niveau, 2) remote sensing waarnemingen van deze effecten valideren op landschapsniveau via observaties op de grond 3) en op basis van deze resultaten simulaties van de impact van droogte op de koolstof cyclus in bossen verbeteren, dewelke momenteel geen rekening houden met lange termijn effecten. Deze nieuwe aanpak zal onze kennis van de impact van droogte op de koolstof cyclus van bossen over de ganse wereld sterk verbeteren, wat cruciaal is om onze projecties van toekomstige globale koolstof budgetten accurater te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Bloemen Jasper

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Biomassaproductie levert voedsel, vezels en energie en is dus mogelijk de belangrijkste ecosysteemdienst voor de samenleving. Met Remote Sensing (MOD17) en Land Surface-modellen worden de globale patronen goed beschreven en volgen ze in in-situ waarnemingen. Ze slagen er echter nog steeds niet in om de enorme variabiliteit binnen biomen te benaderen. Het ECOPROPHET-project heeft tot doel deze situatie te verbeteren 1) door te testen in welke mate de grote hoeveelheid nieuwe aardobservatiegegevens (bijv. Van Sentinel 2, Proba-V) kunnen worden gebruikt als betere proxies van functionele ecosysteem functionele fenologie (fotosynthetische activiteit) en worden gebruikt om de fenologiemodules van Land Surface-modellen te verbeteren, 2) door het potentieel van deze nieuwe teledetectiegegevens te onderzoeken om een nieuw product voor bruto primaire productiviteit (GPP) te produceren, 3) door een geheel nieuw algoritme te ontwikkelen om remote sensing GPP-producten te converteren naar biomassaproductie, en 4) door gebruik te maken van een grote database van in-situ metingen van biomassaproductie, vergezeld van een gestandaardiseerde onzekerheidsraming, en de FLUXNET 2015- en ICOS-databases (voor in situ GPP-schattingen en functionele fenologiegegevens) om te beoordelen of onze inspanningen inderdaad de momenteel grote onverklaarbare variatie in de bruto primaire productiviteit en biomassaproductie van ecosystemen hebben verminderd. Een belangrijk aandachtspunt van dit project is functionele fenologie als een belangrijke determinant van koolstof-, water- en energiebalansen van ecosystemen. De huidige fenologische waarnemingen zijn gebaseerd op verschillen in de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), wat een goede maat is voor het bladoppervlak van het bladerdek en de lichtabsorptie, maar het is geen ideale proxy voor de fotosynthese van het bladerdek, vooral tijdens droogteperiodes en in de herfst wanneer de groenheid en fotosynthese ontkoppeld worden. We ontwikkelen nieuwe, op Remote Sensing gebaseerde indicatoren, die nauwer verwant zijn aan fotosynthetische processen dan aan groenheid, om fenologiemodules van Land Surface-modellen te parametriseren. Op die manier willen we de schattingen van de modellen verbeteren, ook voor projecties in het toekomstige klimaat. De nieuw ontwikkelde indicator zal worden gebruikt om een nieuwe generatie van GPP- en NPP-producten te genereren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Balzarolo Manuela

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bruto primaire productie (GPP) is de basis voor het leven op aarde. Terrestrische netto primaire productie (NPP) is wat overblijft nadat ongeveer de helft van de terrestrische GPP teruggaat naar de atmosfeer via de ademhaling van planten (autotroof) (RA) voor het uitvoeren van essentiële functies (metabolisme en groei). Het grootste deel van de NPP wordt gebruikt voor het maken van plantenweefsels, hoewel er verlies is door de emissie van vluchtige organische stoffen (VOC's) naar de atmosfeer en het exuderen van labiele organische verbindingen naar de rhizosfeer. Het doel van het TerrA-P-project is om een model te definiëren, implementeren en valideren om informatie over primaire productie af te leiden op basis van gegevens van MERIS en Sentinel-3. Het project combineert de expertise van drie domeinen: de ecofysiologie van planten zoals uitgedrukt in het productiviteitsmodel, de EO-datasets die kunnen worden gebruikt als input voor dit model, en de in-situ gegevens die validatie van het modelresultaat mogelijk maken met behulp van EO- invoergegevens. Het P-model ontwikkeld door Imperial College London (Wang, H., IC Prentice, et al. (2016); http://dx.doi.org/10.1101/040246) zal worden gebruikt als basis voor de schatting van GPP . Het is gebaseerd op het standaard (Farquhar, von Caemmerer en Berry) fotosynthesemodel, terwijl het ook rekening houdt met acclimatisatieprocessen die leiden tot een proportionele relatie tussen GPP en geabsorbeerd licht, waarbij de constante of proportionaliteit varieert als een functie van omgevingsvariabelen (temperatuur, dampspanning tekort, atmosferische druk en CO2). Het model is getest met behulp van eddy covariantie-GPP-gegevens die zijn afgeleid van fluxlocaties over de hele wereld. Dit model zal verder worden uitgewerkt om EO-gegevens (fAPAR) afgeleid van Sentinel-3 te gebruiken, om geschatte onzekerheden op pixelniveau in te sluiten, om te voldoen aan de huidige gebruikersvereisten van dergelijke producten en om schattingen te geven van bovengrondse biomassaproductie ( ABP) evenals GPP. Het model zal worden gevalideerd met behulp van gegevens van vele fluxmetingsites wereldwijd en zal worden vergeleken met andere vergelijkbare producten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chemische fossielen zijn moleculaire componenten die ons iets kunnen vertellen over de omgeving waarin ze, soms miljoenen jaren geleden, geproduceerd werden. De verdeling van een groep van 15 membraanlipiden in bodems bijvoorbeeld, hangt af van temperatuur en de pH van de bodem, waarin de bacteriële bronorganismen leven. In verschillende geologische archieven (mariene sedimenten, meersedimenten, bodems) wordt de verdeling deze membraanlipiden gebruikt om verandering in de temperatuur van bodems in het verleden te reconstrueren. Nochtans is zelfs de meest recente temperatuurcalibratie van deze proxy niet erg accuraat, waardoor het niet mogelijk is absolute temperaturen te reconstrueren. In dit onderzoek trachten we geochemisch en microbiologisch werk te doen, om deze thermometer van de temperatuur in het verleden te verbeteren. Ten eerste, zullen de vertakte tetraethers die deel uitmaken van de huidige proxy gemeten worden, voor de eerste keer tezamen met de componenten waarop ze zijn opgebouwd (hun moleculaire voorlopers). We meten deze in een dataset van IJslandse bodems die, verwarmd door geothermaal water, een gradiënt in temperatuur vertonen. Aangezien deze bodems, in het kader van het Forhot project (www.forhot.is) uitgebreid bestudeerd worden, kunnen we de variatie in de lipiden direct linken aan de bodem temperatuur, die in-situ gemeten wordt. Daarnaast, zullen de patronen die herkend worden langs de lokale temperatuur gradient, getest worden op grotere schaal. Hiervoor zullen we de bodems gebruiken die gesampled worden in het kader van het EU ICOS project (www.icos-ri.eu), verspreid over de verschillende Europese ecosystemen en bodemtypes, worden gebruikt. Eerdere studies duidden de Acidobacteriën aan als de waarschijnlijk bronorganismen van de vertakte tetraethers, maar tot zover is slechts 1 van de 15 lipiden die frequent voorkomen in de bodem, teruggevonden in een Acidobacteriële cultuur. Om meer inzicht te creëren in de diversiteit van de bronorganismen, zal de bacteriële diversiteit over de lokale temperatuurgradiënt (Forhot bodems) worden geanalyseerd met Illumina MiSeq technologie. Ook op een grotere ruimtelijke schaal (ICOS bodems) zal de bacteriële diversiteit worden geanalyseerd. Hierdoor krijgen we meer inzicht in de omgevingsfactoren die de bronorganismen beïnvloeden, wat op zijn beurt de thermometer voor de temperatuur in het verleden zal verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: De Jonge Cindy

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tropische bossen behoren tot de meest diverse ecosystemen in de wereld en zijn goed voor meer dan een derde van de globale primaire productie. Ze spelen dus een belangrijke rol in de globale koolstof (C) balans. De meeste tropische bossen zijn eerder fosfor (P) limiterend dan stikstof (N) limiterend, in vergelijking tot gematigde en boreale bossen die reeds beter bestudeerd zijn. Er is echter nog niet veel geweten over de effecten van bodemvruchtbaarheid op C cyclering in tropische bossen. Het doel van deze studie tweeledig: Ik wil de kennis van fotosynthese van tropische bossen verbeteren en bestuderen hoe dit verandert langs gradiënten van bodem N en P beschikbaarheid. Verder zal ik onderzoeken hoe C allocatie in planten varieert langs deze gradiënten. Beide processen worden bestudeerd in de laagland tropische bossen van Frans-Guyana. De regenwouden waar deze studie wordt uitgevoerd zijn vrijwel ongestoord en bestrijken een grote gradiënt in de vruchtbaarheid van de bodem, die nog zal worden versterkt met een fertilisatie experiment. Daarom zijn deze bossen geschikt om de effecten van de nutriënten disbalans op het functioneren van tropische regenwouden te bestuderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Vicca Sara
• Mandaathouder: Verryckt Lore

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: Matthysen Erik
• Co-promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Co-promotor: Temmerman Stijn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aardse biosfeer vermindert klimaatverandering door koolstofvastlegging in plantaardige biomassa en bodem. Hoe planten de via fotosynthese opgenomen koolstof gebruiken, bepaalt de sterkte van de 'koolstofsink' van het ecosysteem. Er is echter nog steeds weinig bekend over de mechanismen verantwoordelijk voor de variatie in koolstofallocatie. Eerder onderzoek toonde een grote variatie in de fractie van fotosynthaten gebruikt voor autotrofe respiratie aan, maar over de onderliggende, drijvende processen is nog weinig duidelijk. De evidentie groeit dat nutriëntbeschikbaarheid hierin een belangrijke rol speelt. Het belangrijkste doel van het onderzoeksvoorstel is om de invloed van nutriëntbeschikbaarheid op de fractie van fotosynthaten gebruikt voor autotrofe respiratie te onderzoeken. Dit zal bestudeerd worden via metingen op ecosysteem- tot bladniveau in een experimentele mesocosmos-opstelling waarbij NPP en de totale GPP worden bepaald. Gezien waarnemingen in een dergelijk artificieel mesocosmos ook in meer realistische omstandigheden dienen getest te worden, zal ik de autotrofe ademhaling eveneens bestuderen in een lopend veldexperiment met nutriëntmanipulatie. Verder zal ik onderzoeken of het proces van nutriëntenretranslocatie in de plant en licht-geïnduceerde inhibitie van respiratie sterk genoeg afhangen van nutriëntbeschikbaarheid om de extra variatie in autotrofe respiratie te kunnen verklaren. Indien succesvol kan dit project belangrijke datasets leveren naar modelvorming toe, wat verder onderzoek van de waargenomen mechanismen kan mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Verlinden Melanie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Nutriëntenbeschikbaarheid is een cruciale bepalende factor voor plantengroei, en het oefent eveneens een belangrijke invloed uit op de koolstofcyclering in landecosystemen en hun respons op klimaatverandering. Hoewel nutriënten lange tijd over het hoofd gezien werden in studies over koolstofcyclering, is het aantal empirische studies naar de rol van nutriënten in de terrestrische koolstofcyclus de laatste jaren sterk toegenomen. Ondanks het grote potentieel van het stijgend aantal exprimentele en observationele datasets, blijft het daaruitvolgende synthesewerk echter beperkt in zijn mogelijkheden door gebrek aan een vergelijkbare index voor nutriëntenbeschikbaarheid. Het doel van dit project is daarom om een gestandardiseerde metric voor nutriëntenbeschikbaarheid in de bodem te ontwikkelen die de deur opent voor diepgaande analyses die inzicht geven in de invloed van nutriënten op de terrestrische koolstofcyclus en andere belangrijke ecosysteemfuncties. Hiervoor zal ik eerst twee bestaande metrics evalueren die verschillende belangrijke bodemfactoren bevatten, maar nooit gevalideerd werden en bovendien geen rekening houden met beschikbaarheid van stikstof (N) en fosfor (P). De toepasbaarheid van beide metrics wordt getest, en de incorporatie van N en P wordt bestudeerd. Dit gebeurt aan de hand van (1) een Europese dataset van bodem- en plantenmetingen (ICP forests), (2) drie natuurlijke gradiënten in nutriëntenbeschikbaarheid, en (3) vijf fertilizatie-experimenten. Het uiteindelijke doel is om een gestandardiseerde metric te ontwikkelen voor brede toepassingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Vicca Sara

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

Chemische fossielen zijn moleculaire componenten die ons iets kunnen vertellen over de omgeving waarin ze, soms miljoenen jaren geleden, geproduceerd werden. De verdeling van een groep van 15 membraanlipiden in bodems bijvoorbeeld, hangt af van temperatuur en de pH van de bodem, waarin de bacteriële bronorganismen leven. In verschillende geologische archieven (mariene sedimenten, meersedimenten, bodems) wordt de verdeling deze membraanlipiden gebruikt om verandering in de temperatuur van bodems in het verleden te reconstrueren. Nochtans is zelfs de meest recente temperatuurcalibratie van deze proxy niet erg accuraat, waardoor het niet mogelijk is absolute temperaturen te reconstrueren. In dit onderzoek trachten we geochemisch en microbiologisch werk te doen, om deze thermometer van de temperatuur in het verleden te verbeteren. Ten eerste, zullen de vertakte tetraethers die deel uitmaken van de huidige proxy gemeten worden, voor de eerste keer tezamen met de componenten waarop ze zijn opgebouwd (hun moleculaire voorlopers). We meten deze in een dataset van IJslandse bodems die, verwarmd door geothermaal water, een gradiënt in temperatuur vertonen. Aangezien deze bodems, in het kader van het Forhot project (www.forhot.is) uitgebreid bestudeerd worden, kunnen we de variatie in de lipiden direct linken aan de bodem temperatuur, die in-situ gemeten wordt. Daarnaast, zullen de patronen die herkend worden langs de lokale temperatuur gradient, getest worden op grotere schaal. Hiervoor zullen we de bodems gebruiken die gesampled worden in het kader van het EU ICOS project (www.icos-ri.eu), verspreid over de verschillende Europese ecosystemen en bodemtypes, worden gebruikt. Eerdere studies duidden de Acidobacteriën aan als de waarschijnlijk bronorganismen van de vertakte tetraethers, maar tot zover is slechts 1 van de 15 lipiden die frequent voorkomen in de bodem, teruggevonden in een Acidobacteriële cultuur. Om meer inzicht te creëren in de diversiteit van de bronorganismen, zal de bacteriële diversiteit over de lokale temperatuurgradiënt (Forhot bodems) worden geanalyseerd met Illumina MiSeq technologie. Ook op een grotere ruimtelijke schaal (ICOS bodems) zal de bacteriële diversiteit worden geanalyseerd. Hierdoor krijgen we meer inzicht in de omgevingsfactoren die de bronorganismen beïnvloeden, wat op zijn beurt de thermometer voor de temperatuur in het verleden zal verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: De Jonge Cindy

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tropische regenwouden herbergen een wonderbare diversiteit aan leven en produceren een enorme hoeveelheid biomassa. Deze systemen zijn verantwoordelijk voor eenderde van de totale koolstofvastlegging op het land, en men kan er tweederde van alle plantensoorten vinden. Het beter begrijpen van de ecologische processen achter deze vitale eigenschappen is cruciaal om adequaat de uitdagingen van klimaatverandering en het verlies van biodiversiteit aan te pakken. Mycorrhizaschimmels zijn een belangrijke geleider van koolstof naar de bodem toe, en door bomen ondergronds met elkaar te verbinden kunnen zij interacties tussen bomen onderling beïnvloeden. Deze plan-schimmel interaction is een van de meest voorkomende symbioses op aarde en is nauw gerelateerd aan nutrïenten limitatie van planten. Op dit moment worden bomen meer en meer verrijkt met CO2 en stikstof, wat zou kunnen leiden tot veranderde nutrïentenlimitaties en op die manier de interacties tussen bomen en mycorrhiza's kunnen beïnvloeden in tot nog toe onbekende manieren. Het tropisch regenwoud in Frans Guyana wordt gekenmerkt door sterke fosfaatlimitatie, en de mate waarin varieert van plek tot plek. Dit is al reeds bekend van eerdere uitgebreide bodem- en vegetatieopnames ter plekke. Dit geeft ons de unieke kans om de mate waarin beschikbaarheid van voedingsstoffen bepalend is voor mycorrhiza's en bodemkoolstof niveaus te onderzoeken. Dat zal ik doen door middel van het meten van mycorrhiza-hoeveelheden in de bodem met behulp van biomerkers (membraan vetzuren), tezamen met het sequensen van DNA om de schimmelgemeenschappen te karakteriseren. Ook zal ik veldexperimenten uitvoeren waar ik de hoeveelheid mycorrhiza en voedingsstoffen beschikbaarheid manipuleer en kijk wat de invloed is op plantenafbraak en interacties tussen planten, wat een grote invloed op plantendiversiteit zou kunnen hebben. Samen zullen deze experimenten en veldopnames een grote verbetering vormen wat betreft ons begrip van hoe deze plant-schimmel symbiose koostofopslag in de bodem en plantendiversiteit beïnvloedt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Verbruggen Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Fenologie van planten bepaalt de start van het groeiseizoen. Veranderingen in fenologie veranderen de lengte van het groeiseizoen en daardoor ook ecosysteem-productiviteit, koolstofopname uit de atmosfeer en de energiebalans van het aardoppervlak. Indices gebaseerd op satellietbeelden worden reeds lang gebruikt als proxy voor de status van de vegetatie en hebben reeds veel inzicht geleverd in de fenologie van vegetaties. Desondanks blijven fenologiemodellen verre van perfect, wat er op wijst dat we fenologie nog niet perfect begrijpen. In dit project zullen we globale fenologie-modellen testen en verbeteren op basis van modellen ontwikkeld voor individuele soorten. Bayesiaanse statistiek zal toegepast worden om de meest waarschijnlijke modelstructuren te selecteren. Daarnaast zullen de fenologie-data gebaseerd op satellietbeelden vergeleken worden met in situ observaties. Dit deel van het onderzoek richt zich op het debat over het al dan niet vervroegen van het groeiseizoen sinds de jaren 1980. Dit onderzoek zal een stap vooruit betekenen in de studie van de fenologie van vegetaties en zou belangrijke gevolgen kunnen hebben voor fenologiemodellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Fu Yongshuo

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Matthysen Erik
• Co-promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Nijs Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit onderzoek heeft als doel bodem-vegetatie interacties in IJslandse ecosystemen in een veranderend klimaat te begrijpen. Volgens de actuele kennis zal de huidige klimaatverandering voortzetten tijdens de 21ste eeuw, en meest uitgesproken zijn op hoge latitudes. Om de consequenties hiervan voor ecosystemen op lange termijn te begrijpen worden in natuurlijke temperatuur-, nutriënt-, en CO2 gradiënten gekeken naar nutriëntencyclering door bodem en vegetatie en naar karakteristieken van vegetatie en de microbiële gemeenschap.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Leblans Niki

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project zal de veranderingen in ecosysteemstructuur (samenstelling planten- en microbiële gemeenschap; koolstofstocks) en –functioneren (productiviteit en biogeochemie) langsheen een natuurlijke temperatuurgradiënt op IJsland. We bestuderen of 1) er niet-lineaire ecosysteem-responsen voorkomen; 2) of de geobserveerde temperatuurresponsen transiënt of blijvend zijn; en 3) de hypothese kan verworpen worden dat temperatuureffecten op ecosystemen vooral inwerken door versnelde nutriëntencyclering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Weedon James

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Struyf Eric

Onderzoeksgroep(en)

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

Abstract

Op dit moment komt 81% van de wereldwijde energieproductie uit fossiele brandstoffen, die eindig zijn en CO2 uitstoten in de atmosfeer.Om deze redenen, worden alternatieve energiebronnen gezocht. Bio-energie, met name korte omloop hakhout (KOH) cultuur, is een veelbelovend alternatief voor de opwekking van elektriciteit. KOH's kunnen worden gedefinieerd als zorgvuldig onderhouden, hoge-densiteit aanplantingen van snelgroeiende bomen, in dit project populier, die om de 2-5 jaar worden teruggesneden. De oogst wordt vervolgens verbrand of vergast om elektriciteit op te wekken. De CO2 die wordt uitgestoten door dit proces werd eerder opgenomen uit de atmosfeer tijdens de groei van het gewas, dus theoretisch is er geen nieuwe koolstof toegevoegd aan de atmosfeer. KOH beheer (vervoer, oogst, meststoffen, irrigatie), produceert echter ook bepaalde hoeveelheden CO2 en andere broeikasgassen. Bovendien, verbruikt een KOH veel water, dat nodig kan zijn voor de omliggende regio's. Dit project zal gebruik maken van een computer model om de productie van biomassa, de broeikasgasbalans en het waterverbruik te voorspellen in KOH plantages, voor verschillende beheertypes in verschillende regio's. De algemene doelstelling is het bepalen van een optimaal beheer, voor elke regio, dat houtgroei voor energieproductie maximaliseert, terwijl de uitstoot van broeikasgassen en waterverbruik wordt geminimaliseerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: De Groote Toon

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit onderzoek heeft als doel bodem-vegetatie interacties in IJslandse ecosystemen in een veranderend klimaat te begrijpen. Volgens de actuele kennis zal de huidige klimaatverandering voortzetten tijdens de 21ste eeuw, en meest uitgesproken zijn op hoge latitudes. Om de consequenties hiervan voor ecosystemen op lange termijn te begrijpen worden in natuurlijke temperatuur-, nutriënt-, en CO2 gradiënten gekeken naar nutriëntencyclering door bodem en vegetatie en naar karakteristieken van vegetatie en de microbiële gemeenschap.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Leblans Niki

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

ICOS is een decentrale onderzoeksinfrastructuur die gestandaardiseerde metingen van Europese emmissies en atmosferische concentraties van broeikasgassen en van de koolstofcyclus aanlevert. ICOS integreert metingen afkomstig van drie meetnetwerken, nl. een atmosferisch, een ecosysteem en een oceaan-meetnetwerk. De (broeikasgas-) metingen van deze drie meetnetwerken vormen de basis voor de opvolging van de Europese koolstofbalans en van de huidige trends in broeikasgassen boven Europa. Het netwerk verstrekt de regionale balans van broeikasgassen, dataproducten en diensten aan beleidsmakers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recent studies predict increased climate variability and more frequent and more intense weather extremes such as heatwaves and droughts. Nonetheless, impacts of altered climate anomalies have not yet been accounted for in the considerations of the future evolution and vulnerability of terrestrial ecosystems. The aim of this project is to achieve an improved knowledge of the response of the terrestrial carbon cycle to climate variability and extremes. Specifically, we study the effects of extreme weather events on plant growth and its underlying processes, soil carbon stocks and ecosystem carbon sequestration over a wide range of ecosystems via analyses of a database of manipulation experiments that simulate climatic change and more frequent climate anomalies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Asard Han
• Co-promotor: Beemster Gerrit
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Nijs Ivan

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Op dit moment komt 81% van de wereldwijde energieproductie uit fossiele brandstoffen, die eindig zijn en CO2 uitstoten in de atmosfeer.Om deze redenen, worden alternatieve energiebronnen gezocht. Bio-energie, met name korte omloop hakhout (KOH) cultuur, is een veelbelovend alternatief voor de opwekking van elektriciteit. KOH's kunnen worden gedefinieerd als zorgvuldig onderhouden, hoge-densiteit aanplantingen van snelgroeiende bomen, in dit project populier, die om de 2-5 jaar worden teruggesneden. De oogst wordt vervolgens verbrand of vergast om elektriciteit op te wekken. De CO2 die wordt uitgestoten door dit proces werd eerder opgenomen uit de atmosfeer tijdens de groei van het gewas, dus theoretisch is er geen nieuwe koolstof toegevoegd aan de atmosfeer. KOH beheer (vervoer, oogst, meststoffen, irrigatie), produceert echter ook bepaalde hoeveelheden CO2 en andere broeikasgassen. Bovendien, verbruikt een KOH veel water, dat nodig kan zijn voor de omliggende regio's. Dit project zal gebruik maken van een computer model om de productie van biomassa, de broeikasgasbalans en het waterverbruik te voorspellen in KOH plantages, voor verschillende beheertypes in verschillende regio's. De algemene doelstelling is het bepalen van een optimaal beheer, voor elke regio, dat houtgroei voor energieproductie maximaliseert, terwijl de uitstoot van broeikasgassen en waterverbruik wordt geminimaliseerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: De Groote Toon

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Luyssaert Sebastiaan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Roland Marilyn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De hoofddoelstelling van dit project is de temperatuurs- en bodemvochtafhankelijkheid van de verschillende processen die bijdragen tot de CH4 en CO2 emissies te bepalen. Meer specifiek zullen we in een mesocosmosexperiment met behulp van tracers en inhibitoren de respons bepalen van individuele processen op veranderingen in de temperatuur en op verschillen in de diepte van de grondwatertafel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Temperatuursstijging en grondwaterdaling zijn twee belangrijke factoren van global change en beiden hebben een belangrijke invloed op de koolstof- en broeikasgasbalans van veenbodems. Dit project werd opgezet om na te gaan hoe temperatuur en grondwaterstand deze balansen beïnvloeden. Daarnaast besteden we ook speciale aandacht aan de onderliggende processen van de methaan- en lachgasemissies en hoe deze processen beïnvloed worden door veranderingen in temperatuur en grondwaterstand. Aan de Universiteit Antwerpen werd een experimenteel platform gebouwd met negen groeikamers. Elke groeikamer bevat vier mesokosmossen, gevuld met veen. In deze mesokosmossen wordt het waterniveau geregeld. Van april tot november staat het grondwater 5, 10, 17 of 24 cm onder het maaiveld. Tijdens de overige zes maanden verhogen we het grondwaterniveau met 10 cm (behalve voor het hoogste grondwaterniveau, waar de stijging slechts 5 cm bedraagt). In elke groeikamer wordt de temperatuur geregeld: drie kamers De broeikasgasemissies (CO2- CH4- en N2O-emissies) worden op regelmatige tijdstippen gemeten. Daarnaast bepalen we ook alle componenten van de koolstofbalans (DOC, POC, VOC and DIC), een aantal componenten van de stikstofbalans (NO3-, NH4+, DON and DIN) en verscheidene belangrijke parameters, zoals zuurstofconcentratie, temperatuur en bodemvochtgehalte. Bovendien meten we ook de CO2- CH4- en N2O-concentraties op verschillende dieptes in de bodem. Via deze gegevens komen we meer te weten over de onderliggende processen van de verschillende broeikasgasemissies. Naast dit mesokosmosexperiment voeren we ook enkele nevenexperimentjes uit waarin we de onderliggende processen van de CH4-productie en -oxidatie en van de N2O-productie in detail bestuderen. In deze experimentjes testen we eveneens enkele experimentele procedures. Tenslotte bepalen we de fractionatiefactoren (voor 13C) van de twee voornaamste CH4-productiewegen en van de CH4-oxidatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het ORCHIDEE model is een 'state-of-the-art globaal ecosysteemmodel. Binnen dit project zal de optimalisatie van het ORCHIDEE model zich richten op twee fenomenen die op dit moment niet goed kunnen worden gesimuleerd door ecosysteemmodellen. (1) Enerzijds zal de aandacht gaan naar het simuleren van geochemische fluxen die recent werden vastgesteld in ecosystemen met carbonaatbodems. (2) Anderzïjds zal worden gewerkt op de simulatie van het seizoenale (droog/nat) patroon van koolstoffluxen in tropische ecosystemen. Beide fenomenen worden gestuurd door het bodemvochtgehalte.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Globale temperaturen en atmospherishce CO² concentraties worden algemeen verwacht verder te blijven toenemen, maar ook de freqeuntie en de intensiteit van hittegolven zal waarschijnlijk toenemen. Het hoofdobjectief van dit project is daarom te testen of planten die opgegroeid zijn onder toekomstige condities meer tolerant zullen zijn t.o.v. hittestress dan planten die opgegroeid zijn in de huidige groeicondities. Om dit te testen zullen wild-type Arabidopsis thaliana (Heynh.) planten hun ganse leven blootgesteld worden aan huidig klimaat of een aantal verschillende klimaatscenarios, en daarnaast aan verschillende frequenties en intensiteiten van hittegolven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Asard Han
• Co-promotor: Nijs Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Specifieke doelstellingen: 1. koppelen van een geochemisch aan een biologisch model. 2. Verzamelen van de ontbrekende gegevens en toepassing van het nieuwe model op twee studiegebeiden in contrasterende klimaatzones. 3. Validatie van de model outputs met gemeten CO2 fluxen en hun 13C/12C ratio's. 4. Interpretatie van de biologische en geologische fluxen in relatie tot hun verklarende variabelen. 5. Een van de twee studiegebieden ligt boven de Altamira grot, wereldberoemd voor haar muurschilderijen. Met het biogeochemische model zullen we trachten het risisco voor schade aan de schilderijen in te schatten onder condities van veranderend klimaat of gewijzigd beheer.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Van Grieken Rene

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Roland Marilyn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het centrale thema van het voorgestelde onderzoek betreft de koolstofcyclus in samenhang met andere, beïnvloedende cycli (water, stikstof), voorlopig beperkt tot terrestrische ecosystemen. In elk van de verschillende onderzoekslijnen wordt er telkens naar gestreefd om experimenteel onderzoek te koppelen aan modellering. In het onderzoeksplan worden zowel reeds lopende als geplande onderzoekslijnen gestructureerd volgens de hierna genoemde spatiale niveaus: · procesniveau: decompositie van strooisel en humus; emissie/opname van vluchtige organische stoffen; carbonaatverwering en depositie; methaanproductie en ¿oxidatie; koolstofallocatie; functioneren van fijne wortels; temperatuuracclimatisatie; · ecosysteemniveau: de koolstofbalans van een gemengd dennen-eikenbos; effecten van klimaatverandering op het functioneren van ecosystemen in mesocosmossen en in situ; · regionaal/globaal niveau (opschaling en synthese-activiteiten): verwerven van beter inzicht in de spatiale verschillen in de koolstofcyclus tussen bosecosystemen in verschillende biomes; analyse van de korte- en lange-termijn variabiliteit in de CO2 uitwisseling tussen ecosystemen en de atmosfeer (temporele variabiliteit); schatten van optimale parameters voor procesmodellen; opstellen van een klimaat- en plantenactiviteit-gestuurd carbonaatdepositie- en verweringsmodel; inbouwen van een nieuw generisch bodemkoolstofmodel in een gekoppeld klimaat-koolstofcyclusmodel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Eén van de belangrijkste ecosysteemprocessen is decompositie. Decompositie speelt een sleutelrol in de nutriëntkringlopen, is één van de hoofdfactoren die de plantengroei kunnen limiteren en kan bovendien de soortsamenstelling wezenlijk beïnvloeden. De laatste 50 jaar zijn de ganzenaantallen aanzienlijk gestegen. Dit is hoofdzakelijk te wijten aan veranderingen in het landgebruik en een verminderde jachtdruk in hun winterhabitat. Om de gevolgen van deze veranderingen volledig te begrijpen zijn studies naar de ecosysteemprocessen in zowel hun winterhabitat in gematigde regio's als hun broedhabitat in het hoge noorden noodzakelijk. In dit project zullen we onderzoeken hoe ganzenbegrazing decompositie- en gerelateerde processen beïnvloeden: naast de decompositie zullen de stikstof- en koolstofcyclus, de microbiële gemeenschappen en de beschikbaarheid van nutriënten voor planten onderzocht worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Beyens Louis
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Fivez Lise

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit onderzoeksproject bestuderen we of de weerstand van soortenrijke plantengemeenschappen aan diverse stressfactoren zal veranderen in toekomstige klimaatcondities. Hiertoe worden grasland-mesocosmossen onder twee verschillende klimaatscenario's ¿ het huidig klimaat en een gesimuleerd toekomstig klimaat ¿blootgesteld aan diverse stresscondities (ozonpollutie, droogte, eutrofiëring, tekort aan stikstof, en zware metalen in de bodem). De stressoren worden afzonderlijk toegediend (dosis-respons relaties), maar worden ook gecombineerd om hun interactieve impact te onderzoeken. Door expertise te combineren uit de ecologie, plantenfysiologie, en plantenbiochemie, worden veranderingen in de responsen op stress bepaald op verschillende niveaus van biologische complexiteit, van cel of molecule tot ecosysteem.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Co-promotor: Asard Han
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Nijs Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Temperatuursstijging en grondwaterdaling zijn twee belangrijke factoren van global change en beiden hebben een belangrijke invloed op de koolstof- en broeikasgasbalans van veenbodems. Dit project werd opgezet om na te gaan hoe temperatuur en grondwaterstand deze balansen beïnvloeden. Daarnaast besteden we ook speciale aandacht aan de onderliggende processen van de methaan- en lachgasemissies en hoe deze processen beïnvloed worden door veranderingen in temperatuur en grondwaterstand. Aan de Universiteit Antwerpen werd een experimenteel platform gebouwd met negen groeikamers. Elke groeikamer bevat vier mesokosmossen, gevuld met veen. In deze mesokosmossen wordt het waterniveau geregeld. Van april tot november staat het grondwater 5, 10, 17 of 24 cm onder het maaiveld. Tijdens de overige zes maanden verhogen we het grondwaterniveau met 10 cm (behalve voor het hoogste grondwaterniveau, waar de stijging slechts 5 cm bedraagt). In elke groeikamer wordt de temperatuur geregeld: drie kamers De broeikasgasemissies (CO2- CH4- en N2O-emissies) worden op regelmatige tijdstippen gemeten. Daarnaast bepalen we ook alle componenten van de koolstofbalans (DOC, POC, VOC and DIC), een aantal componenten van de stikstofbalans (NO3-, NH4+, DON and DIN) en verscheidene belangrijke parameters, zoals zuurstofconcentratie, temperatuur en bodemvochtgehalte. Bovendien meten we ook de CO2- CH4- en N2O-concentraties op verschillende dieptes in de bodem. Via deze gegevens komen we meer te weten over de onderliggende processen van de verschillende broeikasgasemissies. Naast dit mesokosmosexperiment voeren we ook enkele nevenexperimentjes uit waarin we de onderliggende processen van de CH4-productie en -oxidatie en van de N2O-productie in detail bestuderen. In deze experimentjes testen we eveneens enkele experimentele procedures. Tenslotte bepalen we de fractionatiefactoren (voor 13C) van de twee voornaamste CH4-productiewegen en van de CH4-oxidatie. Vervolgens gebruiken we deze informatie om de bijdrage van de verschillende processen te bep

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Vicca Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het verband zal worden onderzocht tussen vluchtige organische verbindingen, die te wijten zijn aan biogene en antropogene emissies en worden gefoto-oxideerd in de atmosfeer, en organische aërosolvorming. Tevens zal ook het aandeel van bioaërosol tot de organische aërosolmassa worden bepaald. De experimenten zullen uitgevoerd worden in plantengroeikamers en een gemengd dennen-eikenbos.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Claeys-Maenhaut Magda
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De algemene doelstelling van dit onderzoek is meer inzicht te verkrijgen in de oorzaken van P- (en eventueel N-) limitatie en de effecten hiervan op de floristische diversiteit en nutriëntcyclering van wetlandvegetaties. Dit wordt onderzocht in een ecohydrologische studie langsheen een hydrologische gradiënt in de Biebrza-vallei.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Opdekamp Wout

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De belangrijkste objectieven van dit voorstel zijn: 1) bepalen van de broeikasgasbalans (CO2-, CH4- en N2O­fluxen) van een aantal studiegebieden in het bovenbekken van de Bierbza; 2) bepalen van de potentieIe effecten van verbossing en eutrofiering op de broeikasgasbalans en op de floristische diversiteit; en 3) simuleren van toekomstige scenario's en voorspellen van de efficientie van beschermende maatregelen. Onze opzet combineert in situ metingen voor het monitoren van de huidige toestand, experimenten om de respons op potentiele veranderingen te bepalen, en modellen om te kunnen opschalen in de tijd en in de ruimte, alsook om een beter inzicht te verwerven in het functioneren van het wetland. Deze studie is vemieuwend, ten eerste omdat het project veranderingen in biodiversiteit zal proberen te relateren aan veranderingen in het functioneren van het moerasgebied (verbossing en koolstof- en nutrientencyclering). Ten tweede omdat ze de land-atmosfeer uitwisselingen combineert met de land-water interacties (uitlogen van C en N uit het wetland) en we hierdoor massabalansen kunnen opstellen. Tenslotte is het voorstel vemieuwend omdat het, in tegenstelling tot de meeste andere studies in moerasgebieden waarin gasfluxen worden gemeten, verder gaat dan monitoren en empirisch modelleren. De combinatie van flux metingen met een biogeochemisch procesmodel om de observaties te begrijpen en met experimenten om meer betrouwbare extrapolaties in de tijd te bekomen is vrij uniek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het bovenbekken van de Biebrza in noordoost Polen omvat één van Europa's zeldzame grootschalige moerasgebieden en biedt dan ook een unieke mogelijkheid om de broeikasgasbalansen van natuurlijke moerasgebieden te bestuderen. Verstoring van moerasgebieden door veranderingen in klimaat of in landbouwpraktijken zou de broeikasgasbalans van onverstoorde moerasgebieden substantieel kunnen veranderen. Veranderingen in landbouwpraktijken (wegvallen van het arbeidsintensieve maaibeheer), en klimaat (drogere zomers en warmere winters) kunnen leiden tot verberking van het wetland. Bomen verdampen meer dan kleinere planten waardoor ze de grond- en oppervlaktewaterstanden in het wetland kunnen verlagen. Lagere watertafels resulteren in meer aerobe condities en warmere temperaturen in de bovenste lagen van de bodem. Onder deze condities versnelt de afbraak van het veen en komen er grote hoeveelheden nutriënten en organische zuren vrij. Een deel van de vrijgekomen N zal worden genitrificeerd tot NO3- en gedenitrificeerd tot N2O en zal dus de broeikasgasbalans van het moerasgebied wijzigen. Een ander deel zal uitlogen en via de rivier uit het wetland verdwijnen. Een substantieel deel van de vrijgekomen nutriënten zal echter worden opgenomen door de vegetatie en er de productiviteit en waterverbruik van verhogen. Bovenop de toegenomen N2O emissies komen er bij versnelde decompositie van veen grote hoeveelheden CO2 vrij, terwijl de aerobe condities resulteren in lagere CH4 emissies (lagere productie en gestimuleerde oxidatie tot CO2). Gezien de onzekerheid in de broeikasgasbalans van wetlands, de waarschijnlijkheid van veranderingen in de toekomst en de grote C en N voorraden in wetlands, is er een grote behoefte aan meer onderzoek. In dit project willen we zowel de huidige toestand als de potentiele effecten van verberking op de broeikasgasbalans van de Biebrza-wetlands bepalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Gielen Bert

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

We kunnen stellen dat er in project wordt voorgesteld om het belang van VOC's te bekijken in functie van: 1) de koolstofcyclus en 2) de aërosolvorming. Objectief 1 zal worden gerealiseerd door het incorporeren van een mechanistisch VOC-productiemodel in een mechanistisch ecosysteem-schaal koolstofcyclusmodel en door dit gekoppelde model zowel ex situ als in situ te calibreren en te valideren via PTR-MS en de eddy-covariantiemethode. Objectief 2 zal gerealiseerd worden door het geproduceerde PM2.5 aërosol in detail te karakteriseren en de samenstelling ervan te vergelijken met het spectrum van de vrijgestelde VOC's.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Claeys-Maenhaut Magda

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het bestuderen van de nutriëntencyclering in vier nutriëntenarme wetlands gelegen in gematigd en subarctisch Europa. Het bestuderen van de effecten van klimaatverandering, drainage en bemesting op de nutriëntencyclering en de broeikasgasbalans van een gematigd en subarctisch wetland.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Beyens Louis
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Fivez Lise

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verlies aan bodem-C zou de stijging van de atmosferische CO2 concentratie ¿en dus ook de globale opwarming- significant kunnen versnellen. Wij zullen met een experiment de individuele en interactieve effecten van opwarming, veranderd neerslagpatroon en veranderde watertafel op de koolstofinputs en ¿verliezen in een wetland bodem bepalen. Door middel van het Century model willen we dan de bekomen resultaten extrapoleren naar toekomstige klimaatscenario's.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verlies aan bodem-C zou de stijging van de atmosferische CO2 concentratie- en dus ook de globale opwarming- significant kunnen versnellen. Wij zullen met een experiment de individuele en interactieve effecten van opwarming, veranderd neerslagpatroon en veranderde watertafel op de koolstofinputs en -verliezen in een wetland bodem bepalen. D.m.v. het Century model willen we dan de bekomen resultaten extrapoleren naar toekomstige klimaatscenario's.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan
• Mandaathouder: Konopka Bohdan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door de mogelijkheid van een oorzakelijk verband tussen stijging van de atmosferische CO2 concentratie en de de opwarming van de aarde, heeft een beter begrip van de globale koolstofcyclus zich als noodzakelijke voorwaarde opgeworpen om globale klimaatsmodellen te optimaliseren en toekomstige klimaatsscenario's meer realistisch te maken. Er is de voorbije twee decennia veel kennis vergaard in verband met de globale koolstofcyclus. Zo zijn er redelijk betrouwbare schattingen gemaakt van de jaarlijkse koolstofopname door oceanen en door terrestrische ecosystemen. Toch blijven er nog veel onzekerheden. De netto koolstofopslag in terrestrische ecosystemen wordt bepaald door het verschil tussen de fotosynthetische koolstofopname en de respiratorische koolstofafgifte, en is typisch een grootte-orde kleiner dan deze bijna compenserende processen. Omdat zowel fotosynthese als respiratie klimaatsafhankelijk zijn en het klimaat heel variabel is, zijn er heel grote jaarlijkse verschillen in de netto koolstofopslag in terrestrische ecosystemen. De klimaats-afhankelijkheid van deze inter-annuele variabiliteit is momenteel onvoldoende begrepen, hetgeen bijdraagt tot de grote onzekerheid in toekomstige klimaatsscenario's. Zolang we niet met voldoende zekerheid kunnen voorspellen hoe de koolstofuitwisseling tussen land en atmosfeer (en ook oceaan en atmosfeer) zal veranderen als gevolg van de waarschijnlijke klimaatsveranderingen, kan men immers ook niet voorspellen of de koolstofcyclus de opwarming van de aarde zal bufferen of juist versterken. Er is dus een hoge nood aan lange-termijn studies die de netto koolstofopname door terrestrische ecosystemen relateren aan het klimaat en dit op verschillende tijdsschalen, i.e. van korte termijn (hitte- of koudegolven, natte ' of droge seizoenen) tot heel lange termijn (ENSO, NAO), maar ook voor verschillende klimaatsregio's (boreale, mediterrane, maritiem-gematigde en continentaal-gematigde ecosystemen). De eerste doelstelling van dit onderzoeksvoorstel is een kwantitatieve schatting te maken van de netto koolstofopname door terrestrische ecosystemen op het Europese continent. Dit zou gebeuren door beschikbare koolstof-inventarisgegevens op te schalen tot op het continentaal niveau, en deze te valideren met schattingen afkomstig van inverse atmosferische tracer-transport modellen. Op een gelijkaardige manier kan ook voor kleinere regio's de koolstofopname bepaald worden, die op hun beurt gevalideerd zullen worden met schatting afkomstig van modellen gebaseerd op vertikale CO2-profielen in de convective boundary layer. De tweede doelstelling van dit onderzoek is een gedetailleerde studie van de temporele variabiliteit in de netto koolstofopname door ecosystemen en deze te relateren aan de variabiliteit in klimaat. Dit zal gebeuren voor ecosystemen uit verschillende klimaatsregio's en de gegevens hiervoor werden bekomen met de 'eddy covariantie' techniek. De derde doelstelling van dit onderzoek is een studie van de klimaatsafhankelijkheid van de deel-processen van de netto koolstofuitwisseling (fotosynthese, bodemrespiratie en bovengrondse respiratie, heterotrofe activiteit in verschillende bodemfracties). Deze studie is beperkt tot één ecosysteem (een gemengd eiken- en dennenbos in Brasschaat, België), waar onze onderzoeksgroep al sinds 1996 in detail de koolstofcyclus bestudeert . Voor deze studie wordt naast de eddy-covariantie techniek ook gebruik gemaakt van bodemrespiratie-metingen, van vertikale profielen van stabiele koolstof en zuurstofisotopen, en van laboratoriumexperimenten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Mandaathouder: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De organische materie in de bodem (SOM) vertegenwoordigt een belangrijk koolstof (C) reservoir dat C uitwisselt met de atmosfeer. Hoe de opslag van SOM in de bodem zal worden beinvloed door klimaatsveranderingen kan alleen bestudeerd worden met behulp van gedetailleerde biogeochemische modellen. Spijtig genoeg is het zeer moeilijk deze modellen nauwkeurig te parametriseren. Met metingen van de netto ecosysteem C-opname en van de delta 13C en delta 18O van de uitgaande CO2 kan men de total heterotrofe respiratie van een ecosysteem schatten. 14C analyses zijn dan weer heel interessant om de turnovertijden van de verschillende fracties SOM te bepalen. Het aangevraagde budget zal volledig worden gebruikt om de bovenstaande analyses te laten uitvoeren. Voornaamste doelstellingen: 1) Hoe snel is de turnover van de verschillende SOM pools in de bodem van het dennenbos 'De Inslag' te Brasschaat? 2) Hoe beinvloedt ons klimaat de turnover van SOM in de bodem, en wat zijn de te verwachten veranderingen onder de IPCC klimaatsscenarios?

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De organische materie in de bodem (SOM) vertegenwoordigt een belangrijk koolstof (C) reservoir dat C uitwisselt met de atmosfeer. De sequestratie van C in bosbodems is een van de belangrijkste sinks voor atmospherische C. Opslag van C in de bodem is dan ook naar voor gebracht als mogelijke strategie om de toename van de atmosferische CO2 concentratie af te remmen. Tijdens dit mandaat zullen we proberen de C opslag in een aantal terrestrische ecosystemen te bepalen. Daarnaast zullen ook een aantal toekomstscenarios voor klimaat, atmosferische CO2 concentratie en stikstofdepositie worden gebruikt om de mogelijke veranderingen in de opslag van C in de bodem te simuleren. De specifieke doelstellingen van dit onderzoek zijn: 1° Te onderzoeken hoe ons klimaat de turnover van C in de bodem beïnvloedt, en hoe de opslag van SOM verandert in functie van een aantal verschillende klimaatsscenarios. 2° Te bepalen welke de cruciale fysiologische parameters zijn die bepalen hoeveel C wordt opgeslagen in de bodem. 3° Te bepalen wat de relatieve bijdrage is van wortelrespiratie en heterotrofe respiratie in de totale bodemrespiratie. Te onderzoeken of dit zal veranderen in de toekomst en of dit een effect heeft op de SOM accumulatie. 4° Te onderzoeken hoe belangrijk de links met de cycli van water en stikstof zijn, en te bepalen wat de effecten van stikstofdepositie zouden kunnen zijn. 5° Wat is de rol van bodemtextuur in de opslag van SOM. 6° Te schatten hoeveel C uitloogt uit het ecosysteem naar het grondwater. Om deze doelstellingen te kunnen bereiken zal gebruik gemaakt worden van het SECRETS model dat in de groep Plantecologie van de UIA werd ontwikkeld. Experimenteel zal de nadruk liggen op het gebruik van stabiele isotopen van C, N, H en O.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Mandaathouder: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Met het hier voorgesteld project wordt getracht het gegevensbestand te verruimen door de bodemrespiratie van verschillende bosecosystemen in de gematigde streken in detail te bestuderen en te kwantificeren. Zowel dagverloop als jaarverloop zullen worden opgesteld van o.a. een gemengd bosbestand, eiken-beukenbos, naaldhoutvegetaties en populieren-aanplantingen. Bijzondere aandacht zal worden besteed aan de selektie van de verschillende experimentele bestanden, zowel wat betreft dimensie, als ligging, verspreiding, enz...

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Mandaathouder: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Met het hier voorgesteld project wordt getracht het gegevensbestand te verruimen door de bodemrespiratie van verschillende bosecosystemen in de gematigde streken in detail te bestuderen en te kwantificeren. Zowel dagverloop als jaarverloop zullen worden opgesteld van o.a. een gemengd bosbestand, eiken-beukenbos, naaldhoutvegetaties en populieren-aanplantingen. Bijzondere aandacht zal worden besteed aan de selektie van de verschillende experimentele bestanden, zowel wat betreft dimensie, als ligging, verspreiding, enz...

Onderzoeker(s)

• Promotor: Ceulemans Reinhart
• Mandaathouder: Janssens Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject