Laut einer neuen Studie haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die räumliche Anordnung von Pflanzen in Trockengebieten ein Zeichen für die Verschlechterung der Umwelt sein kann.
Eines der charakteristischen Merkmale von Trockengebieten ist das auffällige Erscheinungsbild von Pflanzeninseln, die von nacktem Boden umgeben sind. Diese räumliche Struktur der Trockenvegetation fasziniert Wissenschaftler schon lange, doch nun gibt es eine neue Studie veröffentlicht In Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften, hat ein neues Licht darauf geworfen, warum sich diese Pflanzen auf diese Weise gruppieren.
Ein internationales Wissenschaftlerteam, darunter auch von der Universität Birmingham, kombinierte Felddaten von 115 Standorten auf der ganzen Welt und nutzte mathematische Modelle und Fernerkundung, um ein Bild davon zu erstellen, wie sich die Umwelt auf die besondere Struktur des Pflanzenlebens auswirkt.
Dr. Juliano Sarmento Cabral, außerordentlicher Professor für Biodiversitätsmodellierung und Umweltveränderungen an der Universität Birmingham, der an der Studie mitgearbeitet hat, sagte: „Es gibt zwei Treiber der Biodiversitätskrise, von denen katastrophale Synergien erwartet werden: Landnutzung und Klimawandel.“ Wir müssen dringend verstehen, wie Ökosysteme auf eine niedrigere Luftfeuchtigkeit und weniger verfügbares Wasser reagieren, angesichts der Zunahme extremer Dürreereignisse, die im Zuge der drohenden Klimakrise zu erwarten sind, etwas, das Großbritannien bereits im Jahr 2022 aus erster Hand erlebt hat.
„Die Fähigkeit von Ökosystemen, angemessen auf den Klimawandel zu reagieren, könnte jedoch gefährdet sein, wenn sie bereits unter einer vom Menschen verursachten Schädigung wie Überweidung, Verarmung der Artenvielfalt und Ressourcenausbeutung leiden. Wir sind jetzt in der Lage, verräterische Anzeichen sowohl für die Schädigung als auch für diese zu erkennen.“ die Fähigkeit, mit einer trockenen Umgebung zurechtzukommen.“
Dr. Sarmento Cabral fuhr fort: „Selbstorganisierte räumliche Muster sind ein gemeinsames Merkmal komplexer Systeme wie mikrobieller Gemeinschaften und Muschelbänken und natürlich der Vegetation in Trockengebieten. Forscher haben die Auswirkungen dieses Phänomens wie Funktion und Widerstandsfähigkeit eingehend untersucht Bisher gab es kaum oder gar keine empirischen Beweise, die diese Argumentation stützen. Um diese Lücke zu schließen, haben wir globale Trockengebiete entlang eines Trockenheitsgradienten analysiert, um zu sehen, ob wir einen Zusammenhang zwischen dem Trockenheitsgrad und dem Abstand der Pflanzen finden könnten.“
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die räumliche Struktur der Vegetation mit der Trockenheit zunimmt. Das heißt, je trockener die Umgebung, desto weiter auseinanderliegend ist das Pflanzenleben.
Gesunde Trockengebietsökosysteme passen ihre räumliche Struktur an, um stressigen Umweltbedingungen wie Dürre oder hohen Temperaturen besser standzuhalten. Dadurch bieten diese selbstorganisierten Vegetationsmuster Trockengebieten die Möglichkeit, sich an diese sich ändernden Bedingungen anzupassen und gleichzeitig ihre Funktionsfähigkeit aufrechtzuerhalten, was sie widerstandsfähiger macht.
Allerdings fanden die Forscher auch heraus, dass diese Anpassungsfähigkeit verloren geht, wenn Ökosysteme bereits degradiert sind.
Dr. Sarmento Cabral fügte hinzu: „Unsere Studie hat gezeigt, dass die räumliche Struktur der Vegetation eine wesentliche Rolle für die Widerstandsfähigkeit arider Ökosysteme spielt. Wir haben auch festgestellt, dass degradierte Ökosysteme ihre räumliche Struktur nicht anpassen können und dadurch noch anfälliger für weitere Veränderungen werden.“ Verschlechterung, da Trockenheit und Wasserknappheit zunehmen.“
Die Wissenschaftler schlagen vor, dass die Überwachung der Veränderungen oder des Fehlens von Veränderungen in den räumlichen Pflanzenmustern als Frühindikator für die Verschlechterung des Ökosystems genutzt werden könnte. Dies könnte ein entscheidender Fortschritt für die Entwicklung von Instrumenten sein, die zur Bewirtschaftung und Erhaltung von Trockenlandökosystemen in einer heißeren und trockeneren Welt beitragen.
Da die Vegetationsmuster auch in anderen natürlichen Systemen wie mikrobiellen Gemeinschaften oder Küstenfeuchtgebieten von entscheidender Bedeutung sind, könnten die Ergebnisse der Studie darüber hinaus auch Auswirkungen auf andere Systeme als Trockengebiete haben.
Dr. Sarmento Cabral kam zu dem Schluss: „Da die Klimakrise anhält und die Folgen immer deutlicher zu spüren sind, ist es wichtig, dass wir Wege finden, gefährdete Ökosysteme genau zu überwachen. Trockengebiete sind daher die Heimat einiger unserer gefährdeten Wildtiere und seltenen Pflanzen.“ Wir müssen in der Lage sein, frühzeitig Anzeichen von Trockenheitsproblemen zu erkennen, damit wir Maßnahmen ergreifen können, um das, was noch übrig ist, zu korrigieren und zu schützen.“
Mehr Informationen:
Kéfi, Sonia et al., Selbstorganisation als Widerstandsmechanismus in Trockenlandökosystemen, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2024). DOI: 10.1073/pnas.2305153121