Dr. Martin Köchy

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Dr. Martin Köchy

Dipl.-Biol. (Göttingen), B.Sc. (Uppsala)

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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  • 38116 Braunschweig
  • Germany

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Professional experience (14 years, 7 months)

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    Employee

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    German (First language), English (Fluent), French (Fluent), Swedish (Fluent), Hebrew (Basic knowledge), Russian (Basic knowledge), Latein

About me

Forschungstätigkeit
• Untersuchungen zum Einfluss von klimatischen Extremereignissen auf die Arealverschiebung von Pflanzen
 
• Entwicklung eines ökosystemaren Maßes für die Dienstleistungsfähigkeit von Ökosystemen.
 
• Computersimulationen zum Einfluss der Regenvariabilität auf die kleinräumige Produktivität der Vegetation im Nahen Osten. Diese Untersuchungen waren ein Unterprojekt des internationalen, interdisziplinären Großprojekts GLOWA Jordan River (Phase 1, 2001 – 2005) unter Beteiligung von Arbeitsgruppen aus Deutschland, Israel, Palästina und Jordanien. In diesem Unterprojekt bestand eine enge Kooperation mit anderen Unterprojekten für die Bereiche Freilandökologie, Klima und Sozioökonomie. Neben der wissenschaftlichen Arbeit war ich war verantwortlich für das Anfertigen der Berichte für dieses Unterprojekt.
o Erarbeitung einer vereinfachten Methode zur Bestimmung von Keimungsparametern nach dem Hydrothermalzeit-Konzept. Der Keimungsverlauf von 70 einjährigen Pflanzenarten aus Israel wurde statistisch analysiert und die Parameter bestimmt. Die Parameter von Populationen einer Art, die aus verschiedenen klimatischen Regionen stammten, unterschieden sich jedoch nicht wie nach dem Hydrothermalzeit-Konzept erwartet.
o Erstellung eines Programms zur Erzeugung stochastischer Zeitreihen von täglichem Niederschlag in Israel. Zeitreihen von täglichen Niederschlägen in Israel nördlich der Negev wurden von mir auf saisonale Periodik untersucht und statistisch ausgewertet. Durch zwei modifizierte Gauss-Verteilungen und eine negative Exponentialverteilung werden in dem Programm Niederschlagstage und –mengen bestimmt. Die Niederschlagsverteilung der so erzeugten Zeitreihen weicht nicht signifikant von beobachteten Verteilungen ab. Da die Zeitreihen von nur sechs Parametern abhängen, von denen drei für das Zielgebiet konstant sind und die restlichen mit dem mittleren Jahresniederschlag korrelieren, reicht die Angabe des mittleren Jahresniederschlags für die Erzeugung stochastischer Zeitreihen. Zusätzlich kann mit dem Programm die Verteilung der täglichen Niederschläge bei konstantem mittleren Jahresniederschlag verändert werden. Der C++Programmcode ist auch als R-Bibliothek verfügbar.
o Einfluss von täglicher Regenverteilung auf die Produktivität von einjährigen Kräutern. Die Produktivität wurde in einem räumlichen, von mir in C++ programmierten Modell simuliert. Das Modell bildet detailliert die Dynamik des Wassers im Boden und den Lebensablauf einzelner Pflanzen in einer Gemeinschaft ab. Das Modell wurde mit Ergebnissen aus Feld- und Gewächshausversuchen, Literaturdaten und Expertenwissen parametrisiert und für Pflanzengemeinschaften entlang eines Regengradienten von arid bis feuchtmediterran (100–800 mm Jahresniederschlag) validiert. Veränderungen der täglichen Niederschlagsverteilung hatten ähnlich starke Auswirkungen in semiariden und trockenmediterranen Regionen wie eine Veränderung des mittleren Jahresniederschlags in der gleichen Größenordnung. Die Auswirkungen in ariden und feuchtmediterranen Gebieten waren gering bis nicht signifikant. Die Regenverteilung hatte teilweise gegensätzliche Auswirkungen auf Keimlingsdichte und Endmasse.
o Einfluss der Bodentextur auf die Produktivität einjähriger Kräuter. Mit Hilfe des Annuellenmodells habe ich den Einfluss der Bodentextur auf die Produktivität von Annuellen untersucht. Dabei wurden die Mechanismen des "inversen Textureffekts" (Noy-Meir) prinzipiell bestätigt und der Effekt quantifiziert. Sandige Böden erlauben eine tiefere Eindringung starker Regenfälle als tonige Böden. Die schnelle Austrocknung des Oberbodens auf Sanden verhindert jedoch die Verdunstung oberflächenferneren Wassers. Der Unterschied zwischen sandigem Lehm und lehmigen Ton in Hinsicht auf die Produktivität annueller Pflanzen entspricht im semiariden Klima einem Unterschied von 50% der jährlichen Regenmenge.
 
• Simulationen zur großräumigen Produktivität der Vegetation im Nahen Osten.
Diese Untersuchungen sind ein Unterprojekt der zweiten Phase von GLOWA Jordan River (2005 – 2008). Für diese Phase oblag mir das Schreiben des Förderantrags, die Finanzverwaltung, Betreuung von wissenschaftlichen und studentischen Hilfskräften, Koordination des Datenaustauschs mit anderen Unterprojekten, Schreiben von Jahres- und Zwischenberichten. Der Förderantrag für die dritte Phase wurde auch von mir erstellt.
 
• Skalierung und Integration kleinräumiger Modelle auf Landschaftsgröße.
Mein Annuellenmodell und ein Strauchmodell (D. Malkinson, Universität Haifa) wurden systematisch in Hinsicht auf ihre Reaktion auf Wasserverfügbarkeit und innere Dynamik ausgewertet. Die ermittelten Übergangswahrscheinlichkeiten für verschiedene Stadien der Vegetation wurden auf den Zustand von Gitterzellen in einem fraktalen Landschaftsprototyp angewandt und mit der Wasserdynamik in der Landschaft gekoppelt. Zusätzlich wurde die Beweidung der Landschaft durch Ziegen und Schafe implementiert.
 
• Untersuchung der Tragfähigkeit einer Landschaft für Beweidung unter veränderten Klimabedingungen. Die Produktivität der Landschaft wurde unter verschiedenen Besatzdichten und für mehrere aus Klimaszenarien des IPCC abgeleiteten Regenszenarien simuliert. Die Simulationen zeigten, dass die prognostizierten Klimaveränderungen im Vergleich zu Veränderungen der Besatzdichte nur geringfügige Auswirkungen auf die Landschaftsproduktivität haben werden. Gleichzeitig würden jedoch Erosionsprozesse zunehmen.
 
• Erweiterung des Landschaftsmodells um die Lebensform Baum. Zur Untersuchung der Reaktion der Großgehölze auf Änderungen der Landnutzung und des Klimawandels wurde das Landschaftsmodell um immergrüne und wintergrüne Bäume erweitert. Des Weiteren wurden die Zeitschritte von Jahres- auf Monatsintervalle verfeinert. Damit sollen insbesondere Beweidungsstrategien zur Kontrolle der Verbuschung, Erosion und Brandgefahr untersucht werden.
 
• Bedeutung der Habitatdiversität zur Art-Fläche-Beziehung
Vegetationsaufnahmen wurden auf natürlichen Habitatinseln (Ackerholmen) unterschiedlicher Größe und Isolierung in Mittelschweden durchgeführt. Das Mindestalter der Habitatinseln wurde durch Vergleich historischer Katasterkarten bestimmt. Durch Vergleich des Artenreichtums in geschachtelten Vegetationsaufnahmen in verschiedenen Habitaten je Ackerholm konnte ich zeigen, dass die von MacArthur & Wilson postulierten Prozessen nicht wesentlich zur Zunahme des Artenreichtums mit der Inselfläche beitragen.
 
• Untersuchung des Masseverlusts und der Stickstoffgehaltsänderung von Espen- und Grasstreu unter verschiedenen Habitats- und Umweltbedingugnen. Der Versuch wurde mit beiden Streuarten sowohl im Wald als auch in der Prärie und mit und ohne künstliche Beschattung durchgeführt (faktorieller Versuchsplan mit reziprokem Streuaustausch). Der Stickstoffgehalt wurde einerseits durch chemischen Aufschluss, andererseits durch Bilanzierung des Ein- und Austrags, gemessen mit der Ionenaustauschern, untersucht. Die kontinuierliche Messung von Deposition mit Ionenaustauschern stellte eine neuartige Methode dar. Die Auswertung der experimentellen Daten zeigte, dass Grasstreu schneller Masse verlor als Espenstreu. Beide Streuarten verloren in unbeschatteter Prärie am schnellsten Masse. Dies zeigt die große Bedeutung der abiotischen Zersetzung. Stickstoff reicherte sich in der Streu an, was nicht nur relativ auf Kohlenstoffverlust sondern auch absolut durch Einträge aus der Luft zurückzuführen war. Diese Einträge waren höher als bis dahin angenommen.
 
• Messung von Umweltbedingungen entlang einer Chronosequenz von in Prärie eingewanderten Bäumen. Die entlang des räumlichen Gradienten gemessenen Parameter korrelierten nicht wie erwartet mit dem Alter der Bäume.
 
• Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Variation des atmosphärischen Stickstoffeintrags in Westkanada. Die Deposition von Stickstoff aus der Luft wurde großräumig über zwei Jahre mit Ionenaustauschern gemessen. Gleichzeitig wurde auch der pflanzenverfügbare Stickstoff im Boden mit Ionenaustauschern gemessen. Als Messpunkte wurden Nationalparks gewählt. Davon lag eine Gruppe in dünn besiedeltem, die andere in stärker besiedeltem Gebiet. Die räumliche Verteilung der Deposition zeigte die Verfrachtung anthropogener N-Emissionen in der Hauptwindrichtung. Die vermutete anthropogene Quelle der Deposition wurde durch unterschiedliche Isotopensignale der Deposition in den Parkgruppen bestätigt.
 
• Stickstoff- und Kohlenstoffvorräte in Vegetation und Boden in kanadischen Nationalparks mit unterschiedlichen N-Depositionsraten. Absoluter und relativer Vorrat an N und C, sowie 15N und 13C in verschiedenen Vegetationstypen- und Kompartimenten wurden untersucht. Varianzanalysen zeigten, dass Unterschiede zwischen den Parks im Stickstoffisotopenverhältnis, nicht jedoch in den absoluten oder relativen N- und C-Vorräten bestanden.
 
• Messung der Ausbreitungsrate des Waldes in die Prärie. Durch Vergleich digitalisierter historischer Luftbildaufnahmen von westkanadischen Nationalparks konnte für jeden Park eine Invasionsrate ermittelt werden. Diese korrelierte eng mit der Zunahme der Bevölkerung und der gegenwärtigen N-Depositionsrate. Die Zunahme der N-Menge in der Landschaft durch Einwanderung des Waldes entsprach ungefähr der durch Deposition zugeführten Menge.
 
• Bestimmung der Wettbewerbskraft und des limitierenden Faktors von Gehölzen und Gräsern in der Prärie. Nach Entfernen jeweils einer der zwei Wuchsformen an gehölz- oder grasdominierten Standorten wurden Bodenfeuchte, verfügbarer Stickstoff und Photonenflussdichte am Boden gemessen. Durch Vergleich des Pflanzenwachstums und Veränderung der Ressourcen mittels ANOVA konnte geschlossen werden, dass Gehölze Stickstoff stärker verringerten als Gräser, der Effekt der Wuchsformen auf Wasser und Licht aber gleich war. Bezogen auf die oberirdische Pflanzenmasse hatten jedoch Sträucher geringere Auswirkungen auf die Ressourcen als Gräser.
 
• Auswirkung erhöhter Stickstoffdeposition auf die Waldbodenvegetation. Die Dauerbeobachtungen eines schwedischen Monitoringprogramms wurden in Hinsicht auf Depositionseffekte untersucht. Beobachtungsflächen mit ähnlicher Vegetation wurden auf Grund einer Korrespondenzanalyse gruppiert und die zeitlichen Trends innerhalb von Gruppen und zwischen Regionen mit hoher und mittleren Depositionsraten mit einer ANCOVA verglichen. Entgegen bisheriger Ansicht konnte keine einheitlichen Auswirkung von mäßigen Depositionsraten auf die Bedeckung und den Artenreichtum der Waldbodenvegetation innerhalb von 16 Jahren festgestellt werden. Das zeigt, dass erhöhte Depositionsraten geringere Auswirkungen hatten als die natürliche Ökosystementwicklung.
 
• Auswirkung von Regenvariabilität auf die Produktivität und Wettbewerbskraft von Gehölzen und Gräsern in der Prärie. Nach Entfernen von jeweils einer der zwei Wuchsformen an gehölz- oder grasdominierten Freilandstandorten wurden Versuchsflächen unter Regenausschluss in drei Behandlungen während einer Vegetationsperiode verschieden stark bewässert. Eine Varianzanalyse zeigte, dass die Produktivität der Gräser aber nicht die der Sträucher mit zunehmender Gesamtbewässerungsmenge anstieg. Unterschiede in der Wettbewerbskraft zwischen den Wuchsformen ließen sich mit den in diesem Versuch verwendeten nicht-destruktiven Methoden nicht feststellen.
 

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