Arthropoden dominieren die Zersetzung von Pflanzenstreu in Trockengebieten

Forscher haben gezeigt, dass größere Insekten wie Asseln und Käfer in verschiedenen Lebensräumen und Jahreszeiten eine ebenso entscheidende Rolle bei der Zersetzung von Laubstreu spielen wie Mikroben und kleinere Wirbellose.

Die Forschung, veröffentlicht heute als endgültige Version der Aufzeichnung, nachdem sie zuvor als überprüfter Vorabdruck in erschienen war eLifewurde von den Herausgebern als eine grundlegende Studie beschrieben, die unser Verständnis der Rolle unterschiedlich großer wirbelloser Bodentiere bei der Gestaltung der Geschwindigkeit der Laubstreuzersetzung wesentlich erweitert.

Die Autoren liefern überzeugende Beweise dafür, dass die summierten Auswirkungen aller Zersetzer auf die Zersetzungsraten, wobei große Wirbellose im Sommer aktiver sind und Mikroorganismen im Winter, an Standorten mit unterschiedlichem Trockenheitsgrad zu ähnlichen Graden der Laubstreuzersetzung führen. Die Forschung wird für Ökologen von Interesse sein, die Kohlenstoffkreisläufe modellieren, um die globale Erwärmung zu verstehen.

Der Abbau von Laubstreu ist ein Schlüsselprozess, der den Kreislauf von Elementen wie Kohlenstoff in Landökosystemen bestimmt. Die Zersetzungsgeschwindigkeit wird vom Klima, der Qualität der Laubstreu sowie der Identität und Häufigkeit verschiedener Zersetzerorganismen beeinflusst.

„Es gibt Hinweise darauf, dass die Zersetzung unter warmen und feuchten Bedingungen schneller erfolgt, und dies hat zu der Annahme geführt, dass Mikroorganismen im Zersetzungsprozess dominieren, wobei die zunehmende Erkenntnis, dass auch Tiere eine wichtige Rolle spielen könnten, weitgehend ignoriert wird“, sagt Co-Hauptautor Viraj Torsekar. damals Postdoktorand am Alexander Silberman Institute of Life Sciences der Hebräischen Universität Jerusalem, Israel, und jetzt Assistenzprofessor an der GITAM University, Visakhapatnam, Indien.

„Wir vermuteten, dass die höhere Toleranz von Makrofauna wie Termiten und Käfern gegenüber trockenem Klima die Wirkung kleinerer Zersetzer ausgleichen könnte, was insgesamt zu ähnlichen Zersetzungsraten bei verschiedenen klimatischen Extremen führt.“

Um dies zu untersuchen, platzierte das Team Pflanzenstreukörbe mit drei verschiedenen Maschenweiten an sieben Standorten in ganz Israel, von hyperariden Lebensräumen mit geringen Niederschlägen (durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge von 22 mm) bis hin zu Standorten mit kühlerem, feuchterem Mittelmeerklima (durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge). von 526 mm).

Die drei Korbtypen waren „Mikro“ (groß genug, um nur Mikroorganismen aufzunehmen), „Meso“ (Mikroorganismen und Wirbellose, die kleiner als 2 mm sind, wie z. B. Springschwänze) und „Makro“ (groß genug, um größere Wirbellose zwischen 2 mm und 2 cm aufzunehmen). (z. B. Termiten, Asseln und Käfer). Die Körbe wurden sowohl für heiße und trockene Sommer als auch für kalte und feuchtere Winterperioden aufgestellt, wobei Fallen verwendet wurden, um die Zusammensetzung und Häufigkeit der Makrofauna-Ansammlungen zu untersuchen.

Das Team stellte fest, dass die Abfallentfernungsrate je nach Jahreszeit, Standort und Maschenweite unterschiedlich war. Insgesamt war die mikrobielle Zersetzung während der Sommersaison minimal und im Winter bei feuchteren Bedingungen höher. Im Gegensatz dazu war die mesofaunale Zersetzung in beiden Jahreszeiten moderat und an semiariden Standorten am höchsten. Die Zersetzung durch die Makrofauna (Termiten, Asseln und Käfer) trug nur minimal zur Zersetzung im Winter bei, dominierte jedoch die Zersetzung in den Sommermonaten.

Daten zum Artenreichtum und zur Abundanz von Fallfallen zeigten, dass makrofaunale Ansammlungen am häufigsten und artenreichsten an ariden Standorten vorkamen, wo die makrofaunale Zersetzung am höchsten war. Die Autoren erklären, dass größere Wirbellose besser mit heißen und trockenen Bedingungen zurechtkommen, indem sie sich bei Bedarf in feuchte und kühlere Bereiche bewegen.

Das Rätsel, warum die Zersetzung von Pflanzenabfällen auf trockenem Land schneller erfolgt als erwartet, beschäftigt Wissenschaftler seit einem halben Jahrhundert und wird als „Rätsel der Wüstenzersetzung“ bezeichnet. Frühere Versuche, dieses Problem zu lösen, gingen davon aus, dass der Abbau von Pflanzenabfällen in der Wüste durch Licht, Hitze, Nebel, Tau oder Feuchtigkeit begünstigt werden könnte. Die Ergebnisse dieser Studie stützen jedoch eine seit langem vorgeschlagene, aber weitgehend übersehene Hypothese – dass es Zersetzer der Makrofauna sind, die den Pflanzenabfallzerfall in Wüsten dominieren.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die gegensätzlichen Klimaabhängigkeiten der Zersetzer der Mikro- und Makrofauna zu ähnlichen oder sogar höheren jährlichen Zersetzungsraten an trockenen Standorten geführt haben als in feuchteren Klimazonen“, sagt der leitende Autor Dror Hawlena, Professor am Alexander Silberman Institut für Biowissenschaften, Hebräische Universität Jerusalem.

„Dies deutet darauf hin, dass es die unterschiedlichen Klimaabhängigkeiten von Zersetzern unterschiedlicher Größe und nicht abiotische Faktoren sind, die die Diskrepanz zwischen klassischen Zersetzungsmodellen und den beobachteten Zersetzungsraten in Trockengebieten erklären und eine plausible Lösung für das Rätsel der Zersetzung in Trockengebieten darstellen“, schließt Co-Leiter Autor Nevo Sagi, damals Ph.D. Student an der Hebräischen Universität Jerusalem und jetzt Postdoktorand an der University of Texas in Austin, USA.

„Das Verständnis der Mechanismen, die die Zersetzung in Trockengebieten regulieren, ist von entscheidender Bedeutung für die Erhaltung und Wiederherstellung grundlegender Ökosystemprozesse in diesen immer größer werdenden Gebieten und für die Verbesserung unseres Verständnisses globaler Prozesse wie des Kohlenstoffkreislaufs.“