Biologische Bodenkrusten (bzw. Biokrusten) stellen mit ihren komplexen Interaktionen ein „Ökosystem en Miniature“ in den obersten Zentimetern des Bodens dar. Gebildet werden diese komplexen Bodenlebensgemeinschaften aus einer Vielzahl unterschiedlicher Mikroorganismen einschließlich von Cyanobakterien, Grünalgen, Lebermoosen, Laubmoosen, Pilzen, Bakterien und Flechten. Diese Organismen verkleben förmlich die Bodenoberfläche zu einer Kruste durch ausgeschiedene mikrobielle Exopolysaccharide und ihren Filamenten. Neben den Wüsten, Halbwüsten und den polaren Regionen gehören auch die mitteleuropäischen Grasländer und Sandökosysteme zu den Lebensräumen, die von Biologischen Bodenkrusten besiedelt werden. 

In dem langfristigen Forschungsvorhaben ForestCrust werden in einem Trockenrasen-Ökosystem die mikroklimatischen Randbedingungen für die ökophysiologische Aktivität und die Ökohydrologie von Moosen und Flechten in Bodenkrusten untersucht. Die Frage nach den ökologischen Wirkmechanismen zwischen den atmosphärischen Prozessen und der physiologischen Aktivität der photoautotrophen Bodenorganismen und deren räumliche Differenzierung ist bisher nur unzureichend untersucht. Dabei ist eine Hochrechnung der physiologischen Aktivitätsphasen im Jahresverlauf eine unabdingbare Voraussetzung für die Abschätzung der jährlichen Kohlenstoffflüsse und das Wachstum der Organismen. 

Auf Basis von kombinierten Messungen des Mikroklimas und den spektralen Eigenschaften soll eine Abschätzung der physiologischen Aktivitätsphasen, der Netto-Photosynthese und der Atmung der Moose und Flechten und die jährliche Netto-Primärproduktion durchgeführt werden. Zentraler Punkt dabei ist die Erfassung der standörtlichen Randbedingungen mit GP2-Datenloggern (Delta-T-Device). 
In zehnminütigen Intervallen werden Lufttemperatur, -feuchte, Windgeschwindigkeit, Photosynthetisch Aktive Strahlung (PAR, Apogee), Globalstrahlung und Albedo (Apogee) und Niederschlag gespeichert. Ergänzt werden die Messungen durch die neuartigen Biokrusten-Feuchte Sensoren (BWP - Biocrust Wetness Sensoren). Diese Sensoren erlauben eine langfristige in situ Messung der Biokrustenfeuchtigkeit in den obersten 2 mm und somit der Trocken-Feucht-Zyklen der Moose. Änderungen des Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) im Wellenlängen-Bereich 650 / 810 nm und des Photosynthetic Reflectance Index (PRI) im Bereich 531/570 nm werden seit kurzem mit kompakten optischen spektralen Sensoren erfasst, so dass ein hochauflösender Jahresgang dieser spektralen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Befeuchtung erstellt wird. Aus dem NDVI (als "Greening-Faktor") lassen sich zu einem gewissen Anteil Rückschlüsse auf die Netto-Photosynthese ziehen, während der PRI Informationen über die Lichteffizienz und somit dem Stresszustand der Photosynthese liefert. Verknüpft werden die spektralen physiologischen Parameter mit punktuellen in situ-Messungen der Chlorophyllfluoreszenz, die Informationen über die Leistungsfähigkeit der Photosynthese liefert.

Zudem spielt der Klimawandel mit den ansteigenden winterlichen Temperaturen eine wichtige Rolle für die Ökophysiologie der Moose und Flechten, da Frost und Schneefall deutlich abnehmen. Auch eine lang anhaltende Trockenheit und geringe Befeuchtung der Moose und Flechten kann sich negativ auf deren physiologische Leistungsfähigkeit auswirken. Somit begünstigt der Klimawandel die physiologische Aktivität und das Wachstum der Flechten und vor allem der Moose in den bisher kälteren Jahreszeiten. Diese Rückkopplungen führen auch zu Veränderungen im Ökosystem Wald.
Siehe auch:  ForestCrust https://www.zwillenberg-tietz-stiftung.de/oekologie-der-moose-und-flechten-in-waldern/

Autoren: Maik Veste , CEBra e.V., Universitätsstraße 22, 03046 Cottbus; Gerhard Kast, UP Umweltanalytische Produkte GmbH