Es wurde festgestellt, dass die Artenvielfalt in den Wäldern im Osten der USA direkt mit der Produktivität korreliert

Wenn Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger harte Entscheidungen darüber treffen, welche Gebiete für den Schutz Priorität haben sollen, steht die biologische Vielfalt oft im Vordergrund. Umgebungen mit größerer Diversität beherbergen eine größere Artenzahl und bieten mehr Ökosystemdienstleistungen, was sie zur offensichtlichen Wahl macht.

Es gibt nur ein Problem. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Vielfalt zu messen, und jede offenbart eine etwas andere und manchmal widersprüchliche Sicht auf die Interaktion des Lebens in einem Wald oder einem anderen Ökosystem.

In einer im veröffentlichten Studie Verfahren der Nationalen Akademie der WissenschaftenAnalysierten Forscher Daten aus 20 Jahren, was zeigt, dass das einfachste Maß für die Vielfalt – nämlich die Addition aller Arten in einem bestimmten Gebiet – die beste Möglichkeit ist, die Produktivität eines Waldes zu messen.

„Es gibt nicht viele Studien, die sich mit den Unterschieden zwischen Diversitätsmessungen befassen“, sagte Hauptautor Yunpeng Liu, Postdoktorand am Florida Museum of Natural History. Diejenigen, die dies getan haben, sagte Liu, nutzten typischerweise Daten aus kleinen, geografisch isolierten Waldgebieten.

Liu ist auf Waldproduktivität spezialisiert und als er erfuhr, dass der US Forest Service Baumdaten aus Jahrzehnten verwaltet, wusste er genau, was er damit machen wollte.

Liu und seine Kollegen verglichen, wie drei Messgrößen der Biodiversität mit der Produktivität oder dem Ausmaß des Wachstums in Wäldern im Osten der USA zusammenhängen. Dazu analysierten sie fast zwei Millionen Baummessungen aus 23.145 Waldparzellen. Die Daten wurden zwischen 2000 und 2020 in Nichtplantagenwäldern erhoben, was bedeutet, dass die Bäume dort auf natürliche Weise wuchsen.

Das Team stellte fest, dass eine größere Anzahl an Baumarten, der sogenannte Artenreichtum, durchweg zu einem produktiveren Wald führte. Das ist nicht allzu überraschend, wenn man bedenkt, dass die Interaktion zwischen mehreren Arten robuste Ökosystemleistungen schafft, wie etwa Kohlenstoffspeicherung, Lebensraum für Wildtiere und Ressourcen wie Holz, die geerntet und nachwachsen können.

Die Forscher gingen davon aus, dass auch andere Diversitätsmaße einen starken, positiven Zusammenhang mit der Produktivität aufweisen würden. Stattdessen stellten sie fest, dass das Maß der Verwandtschaft (phylogenetische Diversität) und verschiedener struktureller und chemischer Unterschiede (funktionale Diversität) beide negativ mit der Produktivität korrelierten.

Die phylogenetische Vielfalt zeigt, wie eng die Arten in einer bestimmten Umgebung miteinander verwandt sind. In gesunden Umgebungen gibt es typischerweise mehrere Arten, die nur eine entfernte Beziehung zueinander haben, was es ihnen ermöglicht, gemeinsam Veränderungen zu überstehen. Wenn ein Virus oder ein Pilz durch die Birken fegt und diese vernichtet, würde es der Gesamtgesundheit des Waldes zugutekommen, wenn verschiedene Eichen, Eschen, Kiefern, Walnüsse und Bergahorne unbeeinträchtigt blieben.

Ebenso ist die funktionelle Vielfalt ein Maß dafür, wie vielfältig die Größen, Formen und biologischen Prozesse von Organismen sind. Je mehr Unterschiede es in Merkmalen wie Baumgröße, Holzdichte und Wurzeltiefe gibt, desto besser zeigt sich, wie gut ein Wald alle möglichen Ressourcen schafft und nutzt.

„Das sind keine sich gegenseitig ausschließenden Messungen“, sagte Co-Autor Douglas Soltis, ein angesehener Professor am Florida Museum of Natural History. „Das sind alles Möglichkeiten, mit denen wir möglicherweise bessere Entscheidungen zum Naturschutz treffen können.“

Wälder mit höherer phylogenetischer und funktioneller Vielfalt sind widerstandsfähiger, aber ob sie produktiver sind, ist unklar.

„Wir sind uns noch nicht sicher“, sagte Co-Autor Robert Guralnick, Kurator für Biodiversitätsinformatik am Florida Museum of Natural History.

Möglicherweise liegen nicht genügend Informationen über Merkmale vor, um eine genaue Beurteilung vorzunehmen. Dies gilt insbesondere für die Form und Tiefe der Wurzeln, die schwer zu messen sind.

„Es kann auch sein, dass es Aspekte gibt, wie Bäume derselben oder verschiedener Arten ihre Interaktionen untereinander strukturieren, insbesondere wenn Baumgemeinschaften vielfältiger werden, die wir noch nicht verstehen“, sagte Guralnick.

Ein besseres Verständnis der Vielfalt ist für die ordnungsgemäße Bewirtschaftung der Wälder unabdingbar und hat weitreichende Auswirkungen. Es wird geschätzt, dass die Pflanzenproduktivität in den letzten Jahrzehnten bis zu 30 % der durch menschliche Aktivitäten verursachten Kohlenstoffemissionen ausgeglichen hat. Wälder spielen in diesem Prozess eine wichtige Rolle, gehören aber auch zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen der Erde.

Derzeit ist die Artenzahl in einem Wald der beste Indikator für seine Gesundheit und Produktivität. Darüber hinaus bietet es einen einfachen Leitfaden für Menschen, die sich für die Wiederherstellung geschädigter Ökosysteme einsetzen, sodass sie ihre Bemühungen auf die Anpflanzung weiterer Arten konzentrieren können.

„Für andere Forscher und politische Entscheidungsträger ist es beruhigend zu wissen, dass der Artenreichtum zuverlässig ist“, sagte Soltis und betonte die vergleichsweise schnelle und einfache Art und Weise, mit der Forscher diese Art von Daten im Vergleich zu anderen Maßstäben für die Vielfalt sammeln und analysieren können. „Dies ist besonders wichtig, wenn Erhaltungsentscheidungen kurzfristig und mit begrenzten Daten getroffen werden.“

J. Aaron Hogan und Jeremy Lichstein von der University of Florida, Pamela Soltis vom Florida Museum of Natural History und Samual Scheiner von der National Science Foundation sind ebenfalls Autoren der Studie.