Graslandexperimente

Biodiversität schützt Ökosysteme vor Klimaextremen

Ökosysteme mit einer großen Artenvielfalt zeigen bei extremen Klimaereignissen mehr Widerstandskraft. Dies ist das Ergebnis einer aktuellen Untersuchung von mehr als 40 Graslandexperimenten in Europa und Nordamerika, unter maßgeblicher Beteiligung von Wissenschaftlern der Universität Zürich.

In Jena wird in verschiedenen Graslandexperimenten die Biodiversität untersucht. (Bild Jena Experiment)

Biodiversität ist ein bedeutender Faktor für die Biomasseproduktion von Pflanzen – das ist nicht neu. Aber kann Biodiversität auch Ökosystemen helfen, den Auswirkungen von extremen Wetterereignissen besser standzuhalten? Und tritt diese stabilisierende Wirkung während eines Wetterextrems auf oder danach – oder sogar zu beiden Zeitpunkten? Nun hat ein internationales Team unter Beteiligung von Ökologen der Universität Zürich herausgefunden, dass sich artenreiche Pflanzengemeinschaften insgesamt resistenter gegenüber außergewöhnlichen Wettereinflüssen erweisen.

Mehr als drei Dutzend Forschende haben insgesamt 46 Graslandexperimente in Europa und Nordamerika über mehrere Jahre beobachtet und die gewonnenen Daten analysiert. Unter der Leitung von Forest Isbell von der University of Minnesota ordneten die Wissenschaftler zunächst jedes untersuchte Jahr an jedem Standort auf einer Fünf-Punkte-Skala von „extrem trocken“ bis „extrem feucht“ ein. Dann untersuchten sie die oberirdische Biomasseproduktion der Pflanzen pro Jahr bei höherer und bei niedrigerer Biodiversität. Das Ergebnis: Je größer die Zahl der dort wachsenden Pflanzenarten, desto geringer die Auswirkungen von extremen Feucht- oder Trockenperioden auf die Biomasseproduktion des Graslandes.

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Monokulturen: stark veränderte Produktivität bei extremem Wetter
Die aktuelle Studie trägt zu einem besseren Verständnis bei, welche Rolle die Biodiversität im Kampf der Natur gegen unvorhersehbare Ereignisse spielt: Während extremer Wetterlagen war die Produktivität in Pflanzengemeinschaften mit nur ein oder zwei Arten im Durchschnitt um 50 % verändert. Wohingegen sie sich bei Gemeinschaften mit 16 oder 32 Arten nur um durchschnittlich 25 % veränderte.

In die Studie eingeflossen sind auch Daten von Experimenten der Universität Zürich. Seit 1994 untersucht Bernhard Schmid, Professor am Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich, unterschiedlich artenreiche Pflanzengemeinschaften. Die Ergebnisse zeigen für den Ökologieprofessor in bisher nicht erreichter Deutlichkeit: „Biodiversität ist nicht nur ein entscheidender Produktionsfaktor der Natur, sondern auch eine Versicherung gegen extreme Ereignisse.“

Mit einem Ergebnis hatten die Forscher allerdings nicht gerechnet: Die Resultate zeigen auch, dass Biodiversität keinen besonders großen Einfluss darauf hat, wie schnell ein Graslandökosystem, beispielsweise eine Wiese oder Weide, nach einer Dürre oder Starkregen-Ereignissen zur normalen Biomasseproduktion zurückkehrt. Als Herausforderung für die Zukunft bleibt zu erforschen, auf welche Art und Weise Ökosysteme mit hoher Biodiversität den Einfluss von Extremereignissen abfedern können. Eine Vermutung von Bernhard Schmid ist, dass die unterschiedliche Resistenz der Arten für den Ausgleich innerhalb eines Ökosystems ausschlaggebend ist.

Literatur:
Isbell Forest, Dylan Craven, John Connolly, Michel Loreau, Bernhard Schmid, Carl Beierkuhnlein, T. Martijn Bezemer, Catherine Bonin, Helge Bruelheide, Enrica de Luca, Anne Ebeling, John N. Griffin, Qinfeng Guo, Yann Hautier, Andy Hector, Anke Jentsch, Jürgen Kreyling, Vojtěch Lanta, Pete Manning, Sebastian T. Meyer, Akira S. Mori, Shahid Naeem, Pascal A. Niklaus, H. Wayne Polley, Peter B. Reich, Christiane Roscher, Eric W. Seabloom, Melinda D. Smith, Madhav P. Thakur, David Tilman, Benjamin F. Tracy, Wim H. van der Putten, Jasper van Ruijven, Alexandra Weigelt, Wolfgang W. Weisser, Brian Wilsey, Nico Eisenhauer. Biodiversity increases the resistance of ecosystem productivity to climate extremes. NATURE. Advance Online Publication (AOP). October 14, 2015. DOI: 10.1038/nature15374.

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