Langfristige Auswirkungen des globalen Wandels auf Ökosysteme schwer vorhersehbar

13. Oktober 2020

Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Leipzig (UL) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) mit Beteiligung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie hat in einem Langzeitexperiment die Auswirkungen von Veränderungen in der Artenvielfalt von Pflanzen für die Funktionen von Ökosystemen untersucht. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Pflanzenmerkmale, die die Funktionen eines Ökosystems bestimmen, sich von Jahr zu Jahr ändern. Wie sich der Wandel der biologischen Vielfalt langfristig auswirkt, sei deshalb schwer vorherzusagen, schreiben sie in einem Beitrag für das Fachjournal Nature Ecology & Evolution.

Basierend auf einer Medienmitteilung der Universität Leipzig und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv).

Die Studie stützt sich auf Daten aus dem Jena-Experiment über einen Beobachtungszeitraum von zehn Jahren. Hier zeigten sich ganz andere Muster als in früheren Studien, die nur kurzfristige Zusammenhänge zwischen Pflanzenmerkmalen und Ökosystemfunktionen innerhalb eines Jahres betrachteten.

„Während die Studien in kurzen Zeiträumen viel stärkere Verbindungen zwischen den Pflanzenmerkmalen und der Funktionsweise der Ökosysteme festgestellt haben, fanden wir heraus, dass - über einen längeren Zeitraum betrachtet - die Verbindungen zwischen Pflanzenmerkmalen und Ökosystemfunktionen tatsächlich sehr schwach waren. Nur ungefähr zwölf Prozent der Varianz von Ökosystemen in seinen Funktionen konnten wir mit sich verändernden Pflanzenmerkmalen erklären“, sagt der Biologe und Erstautor Dr. Fons van der Plas von der UL, der die Studie gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) sowie anderer Forschungseinrichtungen aus dem In- und Ausland durchgeführt hat.

Die Beziehungen zwischen Pflanzenmerkmalen und Ökosystemfunktionen ändern sich von Jahr zu Jahr

Einige Arten sterben lokal aus und werden von anderen ersetzt. Wissenschaftler stellen sich daher immer wieder die Frage, welche Konsequenzen dieser Wandel in der biologischen Vielfalt für verschiedene Funktionen innerhalb der Ökosysteme hat, wie beispielsweise die Biomasseproduktion, die Bindung von Kohlenstoff oder die Bestäubung. Sie stützen sich bei der Vorhersage solcher Konsequenzen auf die Merkmale, in denen sich Pflanzen unterscheiden. Einige Pflanzenarten werden von Insekten bestäubt, andere sind windbestäubt. Von dem Wissen, welche Arten in Zukunft häufiger vorkommen werden und welche Eigenschaften diese Arten haben, erhoffen sie sich präzisere Vorhersagemöglichkeiten.

Das Forscherteam um van der Plas fand heraus, dass die pflanzliche Biomasseproduktion in einigen Jahren in solchen Pflanzengemeinschaften am höchsten war, die von Arten mit dicken Wurzeln dominiert wurden. In anderen Jahren wiederum waren es andere Pflanzengemeinschaften. In fast jedem Jahr sei ein anderes Pflanzenmerkmal für die Maximierung der Biomasseproduktion bedeutsam gewesen. Deshalb sei es van der Plas zufolge äußerst schwierig, über lange Zeiträume genau vorherzusagen, wie sich Veränderungen in den Pflanzengemeinschaften auf das Funktionieren der Ökosysteme auswirken.

Das Jena-Experiment wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG Oe516/3-1, 3-2, 10-1).

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