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Transpiration is a central flux in the terrestrial water cycle and is considered an important ecosystem service for atmosphere and hydrosphere regulation. Transpiration is strongly affected by land cover and land-use changes, which are currently very pronounced in tropical regions. It is thus important to better understand transpiration in near-natural and in human-modified ecosystems. This includes aspects of spatio-temporal variation and scaling. The main objectives of this study were (1) to test scaling approaches from individual plants to stand transpiration by using crown metrics, (2) ...

Die dreidimensionale Verteilung von Bäumen und ihren Kronen ist ein wesentliches Charakteristikum von Waldökosystemen, welche in direktem Zusammenhang mit verschiedenen Ökosystemfunktionen und –dienstleistungen steht. Waldbauliche Eingriffe verändern die Bestandesstruktur und haben somit einen großen Einfluss auf den ökologischen und ökonomischen Wert eines Waldes. In der Vergangenheit war es schwierig quantitative Daten über die Auswirkungen verschiedener Managementansätze auf die Baumarchitektur und die dreidimensionale Bestandesstruktur zu erhalten. Umfassende manuelle Messungen von Kron...

Wälder spielen eine große Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Während die Kohlenstoffbilanzen vieler Waldtypen intensiv untersucht wurden, sind Informationen dieser Art über tropische Bergregenwälder noch sehr begrenzt. Ziel dieser Arbeit ist es, eine solide Schätzung der Kohlenstoffspeicherung, -respiration sowie der Kohlenstoffbilanz eines solchen Waldes in den Bergen von Sulawesi, Indonesien, zu erstellen. Zu diesem Zwecke wurden drei Ansätze kombiniert. Forstinventuren wurden verwendet, um Waldbestandsparameter wie oberirdische Biomasse (AGB), Bestandesgrundfläche (BA) und deren Änd...

Land-use change and intensification have a substantial impact on tropical mountain ecosystems worldwide. However, our understanding of how anthropogenic changes affect different facets of tree diversity and community composition as well as ecosystem functioning along elevational gradients remains limited. Therefore, the main objective of my doctoral dissertation was to examine how interactive effects of elevation and forest-use intensity impact tree species diversity, community composition, functional diversity, functional redundancy and forest structure patterns along an elevational gradie...

Während der durch das El-Niño-Phänomens ausgelösten Dürre im Jahr 2015 haben verheerende Waldbrände Indonesien weltweit in die Schlagzeilen gebracht. Die Waldbrände, die zumindest teilweise auf die Brandrodung von Regenwäldern für Plantagen zurückzuführen sind, haben die Debatte über die Nachhaltigkeit des weltweit am meisten gehandelten Pflanzenöls, des Palmöls, verschärft. Doch trotz intensiver Diskussionen um die Nachhaltigkeit von Palmöl, hat sich vor Ort bisher wenig geändert. Insbesondere verhindert die inkonsequente Durchsetzung von Umweltgesetzen eine nachhaltigere Produktion von Palmöl. Gleichzeitig expandiert die Palmölindustrie in Lateinamerika und Westafrika. Für Kleinbauern ist die Ölpalme eine attraktive Nutzpflanze. Sie verlangt weniger Arbeitseinsatz als andere Nutzpflanzen und ermöglicht so Landwirten Einkommen außerhalb der Landwirtschaft zu generieren. Während der Verlust der Artenvielfalt und Treibhausgasemissionen als Folge der Ausweitung der Palmölproduktion bereits diskutiert werden, findet die Degradation lokaler Wasserressourcen bisher wenig Beachtung. Der vorliegende Artikel untersucht daher, warum es durch die Ausweitung der Plantagen zu einer Veränderung des Wasserkreislaufes kommen kann. Dafür stützt es sich auf neueste interdisziplinäre Forschungsergebnisse (Merten et al., 2016). Darüber hinaus werden Auflagen für das Wassermanagement in privaten Nachhaltigkeitsstandards und nationalen Vorschriften diskutiert. Die Ergebnisse der ökohydrologischen Messungen auf Ölpalmplantagen sowie Beobachtungen indonesischer Kleinbauern deuten darauf hin, dass großflächige Ölpalmmonokulturen langfristig negative Auswirkungen auf kleinbäuerliche Anbausysteme und die Wasserversorgung ländlicher Gemeinden haben. Unsere Studie zeigt, dass die lokale Bevölkerung seit Ölpalmen vermehrt angebaut werden, über Wassermangel während der Trockenzeit klagt; sich Überschwemmungen häufen; intensiv bewirtschaftete Monokulturen starke Bodendegradation verursachen, sodass Niederschlag schnell oberflächlich abfließt und die Grundwasserneubildung reduziert wird. Zudem zeigt sich, dass Ölpalmen den lokalen Wasserkreislauf stärker beeinflussen als andere Nutzpflanzen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse geben wir folgende Empfehlungen: Die Europäische Union (EU) sollte für sämtliche Palmölprodukte verbindliche Nachhaltigkeitsstandards einführen. In Umweltverträglichkeitsprüfungen (UVP) und Nachhaltigkeitsstandards sollte Wasser- und Bodenmanagement eine größere Bedeutung beigemessen werden. Nachhaltigkeitsstandards für Agrokraftstoffe sollten besser überwacht werden. Bei Nichteinhaltung der Standards, sollte die EU ein zeitweiliges Verbot der Nutzung von Palmöl für die Herstellung von Agrokraftstoffen in Erwägung ziehen.

During El Niño in 2015, devastating forest fires in Indonesia directed international attention towards land use changes and deforestation on the archipelago. At least partially a result of clearing land for plantation estates, those fires spurred debate about the sustainability of palm oil, which is the most traded vegetable oil. Recently, seven European governments signed the Amsterdam Declaration. Its signatories, including Germany, committed themselves to helping the private sector to achieve a fully sustainable palm oil supply chain by 2020. Despite progress made in talks on sustainability, little is visible on the ground. To the contrary, as the Indonesian case shows, that palm oil expansions can cause soil and water resources to degrade. Especially weak law enforcement poses a major challenge to a sustainable production of oil palm. At the same time, the oil palm business has been expanding rapidly in Latin America and West Africa. For smallholders oil palm cultivation is an attractive land use option that requires little labour input and allows them to engage in off-farm income activities. Current discussions about the ecological impacts of expanding palm oil production focus on how it destroys primary forest and peatlands, increases greenhouse gas (GHG) emissions and reduces biodiversity. Little attention has been paid to concerns that oil palm plantations severely impact local water resources and increase flood risks. This briefing paper makes use of a recent interdisciplinary publication (Merten et al., 2016) and extensive fieldwork to analyse the way expanding palm oil production impacts the hydrological cycle. It also discusses water management criteria in certification schemes and national regulations. Measurements of eco-hydrological processes and observations of Indonesian farmers indicate that large-scale oil palm monoculture has long-term negative consequences for smallholder farming systems and the water supplies of rural communities. Our interdisciplinary study has revealed that: local populations report water shortages in dry seasons in the wake of new oil palm plantations; expanding oil palm plantations leads to more frequent floods; intensive monoculture plantation systems severely degrade the soil, impeding the recharge of groundwater reservoirs and increasing surface runoff; and oil palm cultivation impacts the local hydrological cycle more severely than other crops. Based on these findings we recommend that: The European Union (EU) should set mandatory sustainability standards for all palm oil products. Water and soil management should have prominent roles in environmental impact assessments and sustainability standards. Sustainability standards for agrofuels should be better monitored. If compliance cannot be guaranteed, the EU should consider a temporary ban on using palm oil for agrofuel production.

The combined effects of global warming and land-use conversion to human-modified systems are threatening biodiversity and ecosystem processes maintained by tropical mountains. To assess and predict the impact of global change on these ecosystems, it is crucial to understand the drivers and mechanisms of biodiversity and ecosystem processes. For instance, the study of carbon (C) and nitrogen (N) cycles is of key importance, as they encompass fundamental ecosystem processes such as carbon sequestration and storage, fluxes of C and N among ecosystem components as well as soil nitrogen turnover...

Land-use transitions can enhance the livelihoods of smallholder farmers but potential economic-ecological trade-offs remain poorly understood. Here, we present an interdisciplinary study of the environmental, social and economic consequences of land-use transitions in a tropical smallholder landscape on Sumatra, Indonesia. We find widespread biodiversity-profit trade-offs resulting from land-use transitions from forest and agroforestry systems to rubber and oil palm monocultures, for 26,894 aboveground and belowground species and whole-ecosystem multidiversity. Despite variation between ecosystem functions, profit gains come at the expense of ecosystem multifunctionality, indicating far-reaching ecosystem deterioration. We identify landscape compositions that can mitigate trade-offs under optimal land-use allocation but also show that intensive monocultures always lead to higher profits. These findings suggest that, to reduce losses in biodiversity and ecosystem functioning, changes in economic incentive structures through well-designed policies are urgently needed.