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Die semiaride Steppe der Inneren Mongolei (China) ist ein gefährdetes Ökosystem. Der Wandel vom traditionellen nomadischen Lebensstil hin zur konventionellen Landwirtschaft überlastet die Steppe und führt zu Degradierung und Desertifikation. Besonders die intensive Beweidung belastet die weiten Grasflächen und mindert deren natürliches Potential Kohlen-stoff (C) im Boden zu speichern. Um den Einfluss unterschiedlicher Beweidungsintensitäten auf die semiaride Steppe zu untersuchen, wurden im Rahmen des Projektes Matter fluxes in grasslands of Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM) das Einzugsgebiet des Xilin Flusses in der Inneren Mongolei von 2004 bis 2009 untersucht. Dafür wurden u. a. meteorologische und Eddykovarianz-Messungen an definierten Standorten durchgeführt. Ziel dieser Messungen war es, die Unterschiede im Energiehaushalt und den Kohlendioxid- und Wasserflüssen (CO2- und H2O-Flüsse) für die dominanten Steppenarten und unter verschiedenen Beweidungsintensitäten zu erfassen. Die Schließung der Energiebilanz ergab eine Schließungslücke von 10 – 30% in Abhängigkeit der meteorologischen Bedingungen, wobei die Lücke unter feuchten Bedingungen kleiner ist. Die gemessenen CO2- und H2O-Flüsse sind klein im Vergleich zu Grasländern in den gemäßigten Zonen und reagieren sensitiv auf Veränderungen der Einflussfaktoren. Dabei ist die Evapotranspiration (ET) eng an den eingehenden Niederschlag (P) gekoppelt und über längere Zeiträume wie ein Jahr entspricht ET dem P (ET: 185,7 mm a-1 bis 242 mm a-1; P: 138 mm a-1 bis 332 mm a-1). Die Jahressummen für den Nettoökosystemaustausch (NEE) reichen von -10,7 g C m-2 a-1 (2005) bis -67,5 g C m-2 a-1 (2007) für die unbeweidete Steppe und charakterisieren diese als eine leichte Nettosenke für atmosphärisches CO2. Grundsätzlich zeigt die unbeweidete Steppe eine höherer C-Sequestrierung (maximale C-Sequestrierung im Mittel -0,06 g C m-2 s-1) als die beweidete Steppe (maximale C-Sequestrierung im Mittel -0,02 g C m-2 s-1). Die Messergebnisse zeigen, dass die Steppe unter trockenen Verhältnissen zur CO2-Quelle wird, unter erhöhten Niederschlagsbedingungen zur CO2-Senke und die Beweidung die C-Sequestrierung des Ökosystems unter beiden Bedingungen einschränkt. Im Vergleich der beiden Steppenarten (Leymus chinensis und Stipa grandis) konnte für Leymus chinensis eine höhere Trockentoleranz beobachtet werden. Diese führt zu einer höheren C-Sequestrierung unter trockeneren Verhältnissen. Unabhängig von der Steppenart sind die wichtigsten Einflüsse auf das Ökosystem die Bodenfeuchte, die vom eingehenden P abhängt, die Temperatur (T) und die Beweidung. Diese Faktoren können dabei nicht unabhängig voneinander betrachtet werden. Der Einfluss durch die Beweidung beeinflusst das Ökosystem nachhaltig, wobei die Intensität und die Dauer (Jahre) der Beweidung entscheidend sind, da nicht nur die oberirdische Biomasse reduziert wird, sondern gleichzeitig die Bodeneigenschaften. Um die Sensitivität auf den CO2- und H2O-Austausch der semiariden Steppe über die Messungen hinaus abzuschätzen, wurden Simulationen mit den Modellen BROOK90 und DAILYDAYCENT (DDC) durchgeführt. Beide Modelle konnten gut an die Bedingungen der semiariden Steppe angepasst werden, wobei die Übereinstimmung zwischen der gemessenen und modellierten ET für BROOK90 besser war (r2 = 0,7) als für DDC (r2= 0,34). Beide Modelle konnten gut die Dynamik der ET-Messungen wiedergeben. Die Sensitivitätsanalyse hat gezeigt, dass die Beziehung zwischen P und ET entscheidend für das Ökosystem ist und sich Änderungen in der T nur zum Ende und Beginn der Vegetationsperiode auf den Wasseraustausch auswirken. DDC konnte sehr gut den gemessenen CO2-Austausch simulieren. Die Ergebnisse zeigen die Sensitivität gegenüber den klimatischen Faktoren T, P und der Beweidung. Die CO2-Flüsse werden durch hohe Beweidungsintensitäten so stark minimiert, dass andere Einflussfaktoren dahinter zurücktreten. Bei leichten Beweidungsintensitäten wirkt sich dagegen besonders der P auf die Austauschprozesse aus. Die DDC-Ergebnisse zeigen, dass unter den derzeitigen Bedingungen der bodenorganische Kohlenstoff (SOC) verringert wird, also C aus dem Boden freigesetzt wird. Auch unter unbeweideten Verhältnissen steigt der SOC nicht wieder auf das Ausgangsniveau (von vor der Beweidung) an. Die Ergebnisse zeigten, dass die C-Sequestrierung der Steppe nur erhöht werden kann, wenn der P steigt, die T in einem Optimumbereich (+/- 2°C) bleibt und die Beweidung minimiert wird. Die Messungen und Modellergebnisse zeigen, dass der Niederschlag der limitierende Faktor der semiariden Steppe ist. P bestimmt die Bodenfeuchte, diese wiederum beeinflusst das Pflanzenwachstum und somit den CO2- und H2O-Austausch der Pflanzen. Die Beweidung strapaziert das Ökosystem und reduziert dadurch die CO2- und H2O-Flüsse und verändert die Bodeneigenschaften nachhaltig. Unabhängig von der klimatischen Entwicklung, ist die derzeitige überwiegend hohe Beweidungsintensität der Steppe eine Belastung für das Ökosystem und schränkt das Pflanzenwachstum langfristig ein, was u. a. die Desertifikation begünstigt. / Semiarid grasslands in Inner Mongolia (China) are degrading. The change from the traditional Nomadic lifestyle to conventional agriculture stresses the semiarid grasslands and increases desertification. In particular, intense grazing of the semiarid grasslands reduces their potential of storing carbon (C) in the soil. In the project Matter fluxes in grasslands of Inner Mongolia as influenced by stocking rate (MAGIM) a team of scientists researched the catchment area of the Xilin River to investigate impacts of different grazing intensities on semiarid grasslands. Meteorological and eddy covariance measurements took place from 2004 to 2009. The aim of the measurements was to examine the energy balance and the exchange of the carbon dioxide (CO2) and water (H2O) fluxes of the dominant grasslands in Inner Mongolia under different grazing intensities. The energy balance could be closed by 70 – 90% depending on the driving factors. The energy balance shows a smaller gap for moist conditions. The CO2 und H2O fluxes in the study area are much smaller than in temperate grasslands and show a high sensitivity towards the driving factors. Evapotranspiration (ET) is closely connected to the precipitation (P) and over longer periods of a year or more, ET nearly matches P (ET: 185.7 mm a-1 to 242 mm a-1; P: 138 mm a-1 to 332 mm a-1). The annual net ecosystem exchange (NEE) of ungrazed grassland ranges from -10.7 g C m-2 a-1 (2005) to -67.5 g C m-2 a-1 (2007), which makes the grassland a small CO2-sink. Overall, ungrazed grassland shows higher C sequestration (averaged maximum -0.06 g C m-2 s-1) than grazed grassland (averaged maximum -0.02 g C m-2 s-1). The measurements show the semiarid grassland as a CO2-source under dry conditions and as a CO2-sink under moist conditions, while grazing decreases the C sequestration for both climatic conditions. A comparison of the two dominant steppe types (Leymus chinensis and Stipa grandis) showed a higher tolerance for Leymus chinensis under dry conditions, which resulted in higher C sequestration for this vegetation. Besides the steppe type, the main driving factors are P, temperature (T) and grazing. These factors can not only be considered in isolation, but cross correlation needs to get considered as well. Grazing affects the sustainability of the ecosystem, with an increasing impact due to grazing intensity and duration (years). The impact of grazing influences the vegetation directly and shows indirect impacts for the soil properties. Simulations with the models BROOK90 and DAILYDAYCENT (DDC) enable a sensitivity analysis of CO2 and H2O fluxes of the semiarid grassland. Both models performed well, but BROOK90 showed a better fit to observed ET (r2 = 0.7) than DDC (r2= 0.34). Both models simulated the dynamics of the measured ET well. The sensitivity analysis showed a close relationship between P und ET and a smaller impact on ET due to a change in T. DDC performs well in the simulation of CO2 exchange dynamics of the semiarid grassland. The results show for high grazing intensities a decreasing influence of the other driving factors. A change in P has an influence on CO2 and H2O fluxes under low grazing intensities. The results also show a decrease in soil organic carbon (SOC) as grazing intensity increases (under current climatic conditions). An increase in SOC could only be achieved under an increase in P, an optimum T and low grazing intensities. The measurements and results of the simulations indentify P as the main driving factor controlling the CO2 and H2O fluxes in the semiarid grassland. P influences the soil moisture and this influences plant growth, which governs the CO2 and H2O exchange of the vegetation. Grazing decreases the CO2 and H2O exchange and affects the soil properties in the long term. Besides climate change, the current high grazing intensities of the semiarid grassland have a negative impact on the ecosystem, decreasing plant growth and increasing desertification.

O bioma Mata Atlântica é mundialmente reconhecido como uma das regiões de maior diversidade biológica do planeta, abrigando elevada riqueza de espécies e um elevado número de espécies endêmicas, se estendendo por cerca de 1.300.000 km2 ao longo da costa brasileira, entre as latitudes 3º e 33º S e longitudes 35º e 57º L. Como resultado do incremento das atividades humanas de uso da terra e, consequentemente, de ampla modificação da paisagem ao longo dos séculos, cerca de apenas 10-15% do bioma Mata Atlântica ainda se encontra em estado natural ou próximo ao natural, sendo considerados áreas prioritárias para conservação. Devido à grande variedade climática e geomorfológica, o bioma Mata Atlântica é um complexo mosaico de diferentes ecossistemas. Dentre estes, a floresta com Araucária (Floresta Ombrófila Mista), a floresta nebular (Floresta Ombrófila Densa Altomontana) e os campos de altitude ocupam as médias e altas altitudes da Serra do Mar, que se estende por cerca de 1000 km paralela à costa, do sul ao sudeste brasileiro. A distribuição da floresta com Araucária está relacionada ao clima úmido e relativamente frio, entre 400 e 1400 m s.n.m. no sul do Brasil e em fragmentos menores entre as altitudes de 1400 a 1800 m s.n.m. no Sudeste. Atualmente, está reduzida a não mais do que 7% da sua distribuição original. A floresta nebular se estende nas encostas do alto da Serra do mar, normalmente acima de 1100 m s.n.m. no Sul e acima de 1500 m s.n.m. no sudeste do Brasil, nos pequenos vales e sítios protegidos. Os campos de altitude são uma vegetação tipicamente herbácea, restrita aos cumes e picos da serra e aos platôs mais elevados. Estudos paleoecológicos demonstraram que, apesar deste mosaico de ecossistemas ter persistido durante o Holoceno, a perpetuação dos campos de altitude é muito frágil. Como a vegetação campestre se expande em condições climáticas mais frias e secas e parece ser adaptada ao fogo, sugere-se que a presente área de campos de altitude é maior do que esperada sobre as condições climáticas atuais, especialmente em locais mais quentes em altitudes mais baixas. Além disso, estudos de mudanças climáticas preveem um clima mais quente e úmido durante o século 21, que provavelmente irá intensificar a migração da floresta atlântica para maiores altitudes, em detrimento da vegetação campestre. Nesta pesquisa, as relações passadas e presentes do mosaico de campos de altitude e florestas altomontanas (floresta com Araucária e floresta Atlântica nebular) são exploradas por meio de análises palinológicas. Inicialmente, foi investigada a correlação atual entre cobertura vegetal e produção de pólen. Observou-se que os taxa arbóreos são superestimados no conjunto de pólen de campos de altitude, constituindo uma área muito maior de captação de pólen do que no conjunto de pólen arbóreos. Sendo assim, o conjunto de pólen que caracteriza a vegetação de campos de altitude apresenta uma grande proporção de taxa de vegetação arbórea. Posteriormente, um sedimento de quase 10.000 anos foi analisado, demonstrando que, apesar dos taxa representantes da floresta altomontana estarem presentes na região de estudo durante todo o Holoceno, a vegetação florestal expandiu majoritariamente durante o Holoceno Tardio. Até cerca de 1350 cal a AP, a vegetação de campos de altitude ocupava áreas mais extensas. Em geral, os resultados demonstraram que o aumento de temperatura e precipitação ao longo do Holoceno favoreceram a migração da floresta para altitudes mais elevadas. Além disso, a pesquisa indicou que o fogo já estava presente na região antes da chegada dos primeiros humanos no Sudeste do Brasil, implicando na adaptação da vegetação campestre ao fogo. Por último analisou-se a dinâmica da vegetação nos últimos sete séculos. Os resultados indicaram que interferências antropogênicas como fogo, pastoreio e exploração madeireira desempenharam um importante papel na relação campos-floresta na Serra do Mar do Sudeste do Brasil. Com base nestes estudos, sugere-se que a manutenção do mosaico de campos de altitude e floresta no clima presente e futuro depende tanto de um manejo ativo quanto da mudança de foco da conservação de ambientes florestais para ambientes campestres.

De nombreuses études mettent en évidence un effet positif de la diversité spécifique sur la productivité des communautés végétales et la biodiversité associée. Mais l’effet de la diversité génétique sur la communauté d’espèces reste encore peu étudié en dépit des rares études montrant un effet positif avec des perspectives d’application dans le domaine de l’amélioration des plantes. C’est dans ce contexte que cette thèse s’interroge sur l’effet de la diversité génétique sur les communautés prairiales et la biodiversité du sol associée. Cette thèse repose sur une situation réelle via un dispositif d’évaluation de mélanges prairiaux installé par et chez un sélectionneur de plantes fourragères. Les résultats majeurs de cette thèse sont un effet positif de la diversité génétique des espèces sur la production de biomasse du mélange, particulièrement lors d’épisodes de sècheresse, et sur l’équilibre d’abondance des espèces. Ces effets positifs semblent être le résultat d’une différenciation de niches des espèces qui est à la base de la complémentarité des espèces en écologie. Il a été mis en évidence une complémentarité temporelle des espèces par une asynchronie des dynamiques de croissance, mais aussi une complémentarité sur l’acquisition de la lumière par des mécanismes de sélection et de plasticité. Enfin, des effets de la diversité génétique ont été observés sur la diversité microbienne avec des rétroactions potentielles sur les plantes. Au vu de ces résultats, il apparait que la diversité génétique occupe une place centrale dans l’assemblage et la structuration des communautés végétales et microbiennes, nous amenant à réfléchir quant à sa valorisation en amélioration des plantes. / Many studies highlight a positive effect of species diversity on plant community productivity and associated biodiversity. But genetic diversity effect on species community is still poorly studied despite the rare studies showing a positive effect with prospects for application in the field of plant breeding. It is in this context that this thesis examines the genetic diversity effect on grassland communities and associated soil biodiversity. This thesis is based on a real situation via an evaluation design of grassland mixtures installed by and in a plants breeding company. The major results of this thesis are a positive effect of the species genetic diversity on mixture biomass production, especially during drought episodes, and on species abundance equilibrium. These positive effects seem to be the result of a niche differentiation of species which is at the basis of species complementarity in ecology. Temporal complementarity of species has been demonstrated by asynchronous growth dynamics, but also by a complementarity for light acquisition via selection and plasticity mechanisms. Finally, genetic diversity effects have been observed on microbial diversity with plants feedbacks. In view of these results, it appears that genetic diversity occupies a central role in the assembly and structure of plant and microbial communities, leading us to consider how it could be integrated into plant breeding program.

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This paper deals with a study of the rangelands in Coleman County just west south and west of the Western Cross Timbers of Texas. This problem consists of classifying certain rangelands in this area according to whether they are excellent, fair, good, or poor, the chief basis for which is their deterioration.