Es gibt ein beliebtes Sprichwort, dass Menschen, die die Geschichte ignorieren, dazu verdammt sind, sie zu wiederholen. Es stellt sich heraus, dass es einen weiteren Grund gibt, die Geschichte nicht zu ignorieren, laut einer neuen Studie der Michigan State University, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Ökologie.
Wenn es darum geht, Ökosysteme wieder in ihren natürlichen Zustand zu versetzen, können die Menschen die Geschichte nicht ignorieren, wenn sie erfolgreiche Bemühungen wiederholen wollen.
„Die Wiederherstellung ist dafür bekannt, dass sie bei sehr ähnlichen Ansätzen unterschiedliche Ergebnisse liefert“, sagte Chris Catano, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Pflanzenbiologie an der MSU und Erstautor des neuen Berichts. „Es gibt eine Menge Variabilität.“
Catano arbeitet mit Lars Brudvig zusammen, einem Professor am College of Natural Science. Eines der Projekte des Brudvig Lab beleuchtet die grundlegenden Faktoren, die zu dieser Variabilität beitragen. Diese neue Studie konzentriert sich auf einen dieser Faktoren – wenn ein Grundstück wiederhergestellt wird – durch die Linse der Biodiversität.
„Was wir sehen, ist, dass die Vergangenheit wichtig ist. Die Geschichte ist wichtig“, sagte Catano.
Das Team arbeitete an einem Standort, der einst eine aktive Landebahn war, und stellte 18 Parzellen wieder in Prärie um. Bis auf den Beginn der Restaurierung hielten die Forscher alle Restaurierungsbedingungen so identisch wie möglich.
Anschließend verfolgten sie, wie sich verschiedene Gemeinschaften von Organismen in diesen Parzellen zusammenfanden – zum Beispiel, welche Pflanzenarten wuchsen und welche anderen Organismen sie anzogen. Über die Charakterisierung der Biodiversität hinaus analysierte das Team auch, wie sie sich auf die nachgelagerten ökologischen Funktionen einer Parzelle auswirkt.
„Dies ist seit fast 30 Jahren eine große Frage in der Ökologie, zu verstehen, welche Folgen die Biodiversität für die Funktionsweise eines Ökosystems hat“, sagte Brudvig, der auch Mitglied der Kernfakultät des Programms für Ökologie, Evolution und Verhalten ist EEB, an der MSU.
Etwas überraschend führte mehr Biodiversität im Experiment des Teams nicht immer zu einem funktionierenderen Ökosystem.
Es gibt viele Beweise, die eine positive Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktion unterstützen, aber viele dieser Studien wurden in stark kontrollierten Umgebungen durchgeführt, sagte das Team. Mit seiner einzigartigen Website, die speziell zur Untersuchung der Auswirkungen der Geschichte entwickelt wurde, stellte das Team fest, dass die Beziehung in einer natürlicheren Umgebung komplexer ist.
„Wir haben Beziehungen gesehen, die von positiv über neutral bis negativ reichten“, sagte Brudvig. „In der Natur sind die Ergebnisse eine riesige gemischte Tüte.“
Brudvig betonte, dass diese Arbeit weder die vorherigen Ergebnisse in Frage stellt noch die Schlussfolgerung widerlegt, dass mehr Biodiversität im Allgemeinen eine gute Sache ist. In Einzelfällen zeigt Brudvigs Team jedoch, dass die Auswirkungen der Biodiversität nuanciert und kompliziert sind – sie lassen sich nicht in einem einzigen Wert oder einer Messgröße zusammenfassen.
„Es gibt keine Zahl für Biodiversität, die die ganze Geschichte erzählt“, sagte Catano. „In diesem Fall waren es die Identität von Schlüsselarten und ihre Merkmale, die hinter Zahlen verborgen sind, die wirklich wichtig für die Funktionsweise der Ökosysteme sind.“
Das MSU-Team zeigte, wie diese Variablen mit der Geschichte eines Standorts zusammenhängen, was durch Einsatz, Fachwissen und das Geschenk eines Neurochirurgen mit einer Leidenschaft für das Fliegen möglich wurde.
Der Vorteil von Lux Arbor
Es ist nicht so, dass Ökologen nicht gewusst hätten, dass die Geschichte das Ergebnis von Restaurierungsarbeiten beeinflussen könnte. Sie hatten den Verdacht, dass das Pflanzen von Samen beispielsweise nach einer besonders nassen oder trockenen Jahreszeit die Flugbahn der Prärie beeinflussen könnte, die sprießen würde, sagte Catano.
Was fehlt, sind Daten aus realen Umgebungen, die noch ausreichend kontrolliert werden, um aussagekräftige Schlussfolgerungen zu ziehen, sagte Catano. Ein weiteres fehlendes Stück war eine theoretische Komponente, die erklären kann, wie wichtig Geschichte ist und wie wichtig sie ist.
„Es ist eine Herausforderung, weil einige der Theorien nicht immer auf der Realität beruhen“, sagte Catano. „Und dann haben Anwendungen nicht immer die grundlegenden Theorien, die sie brauchen, um nützlich zu sein.“
Catano sah in einer Reihe von Plänen, die Brudvig und eine ehemalige Doktorandin, Anna (Groves) Funk, vor fast einem Jahrzehnt im Lux Arbor Reserve gegründet hatten, eine Gelegenheit, zur Lösung dieser Trennung beizutragen. Funk, die 2018 promoviert wurde, ist auch Autorin des Papiers.
Das Reservat ist Teil der WK Kellogg Biological Station oder KBS, dem größten Bildungskomplex außerhalb des Campus der MSU und einer der führenden Feldstationen im Landesinneren Nordamerikas. Ein Neurochirurg namens Richard Light schenkte KBS die Reserve 1991.
Light war auch ein Amateurpilot, und das begabte Land umfasste eine kilometerlange Landebahn. Seitdem wurde es von der Natur zurückerobert – hauptsächlich von Unkräutern und invasiven Arten –, aber es bot Brudvig und seinem Team dennoch eine einzigartige Gelegenheit.
„Es ist unglaublich eben und hatte eine unglaublich einheitliche Vegetation. Es ist ein großartiger Ort, um eine Ökologiestudie durchzuführen“, sagte Brudvig. „Anna und ich haben 2013 damit begonnen, uns das auszudenken, und seitdem kuratieren wir es.
Mark Manuszak, der Bauleiter von Lux Arbor, war besonders maßgeblich an der Umsetzung und Aufrechterhaltung des Experiments beteiligt, das 2014 offiziell gestartet wurde.
Von 2014 bis 2016 begann Funk damit, jedes Jahr sechs Parzellen wieder in Prärie umzuwandeln, wobei der einzige Unterschied zwischen den Parzellen das Jahr war, in dem sie sie besäte.
„Die Leute vor Ort sind voller Anekdoten wie ‚Weil es dieses Jahr eine Dürre gab, ist unsere Restaurierung anders verlaufen.‘ Aber es gibt viele andere mögliche Erklärungen“, sagte Brudvig. „Anna hat ein wirklich nettes Experiment aufgebaut, das all diese verwirrenden Variablen kontrolliert.“
„Diese Seite ist super wertvoll, da sie diese vielen Pflanzungen an einem Ort hat“, sagte Funk, die jetzt freiberufliche Wissenschaftsautorin und Redakteurin ist. „Es hat uns ermöglicht, so viele Fragen darüber zu stellen, was Jahr für Jahr passiert.“
Das Design des Standorts ermöglichte es dem Team, nicht nur zu charakterisieren, wie die Biodiversität durch das Pflanzjahr beeinflusst wurde, sondern auch die Folgen dieser Unterschiede.
„Ich war angenehm überrascht, als die Analysen von Chris so wichtige Effekte offenbarten“, sagte Funk. „Wir wussten bereits, dass die Bedingungen im Pflanzjahr einen großen Einfluss auf die Arten haben, aber es ist noch cooler zu sehen, wie sich diese Arten wiederum auf die Funktionen des Ökosystems auswirken.“
„Klein, hager und nicht gut darin, viel zu tun“
Die Experimente am Standort des Lux Arbor Reserve haben fast eine intrinsische Ironie.
Wie Funk es ausdrückte, versuchte sie nicht, die perfekte Prärie zu errichten. Sie versuchte zu verstehen, auf welche Weise Restaurierungsbemühungen scheitern konnten und wie die Geschichte zu diesem Scheitern beigetragen hat.
Obwohl die restaurierte Prärie, die heute auf dem Gelände steht, nicht perfekt ist – oder nach Funks Maßstäben sogar gut –, ist sie dennoch unglaublich nützlich. Die neuen Biodiversitätsdaten des Teams sind ein großartiges Beispiel dafür.
Das Team maß mehrere Ökosystemparameter auf den verschiedenen Parzellen, darunter die Zersetzungsaktivität und wie viele Blumen wuchsen, die Bestäuber anzogen. Aber die vielleicht beste Veranschaulichung der komplexen Beziehung zwischen Geschichte, Biodiversität und Ökosystemfunktion war, wo ein Grundstück seine Biomasse ablegte.
In Parzellen, die vor allem in den Jahren 2014 und 2015 gepflanzt wurden, dominierten einheimische Pflanzen und Präriegräser, insbesondere das Präriegras Big Bluestem. Ein Großteil der Biomasse eines Grundstücks könnte in diesem Gras gebunden sein, das bis zu 2,50 m hoch werden und zu einer Säule eines gut funktionierenden Ökosystems werden kann.
In den Parzellen von 2016 überwogen jedoch Unkräuter und invasive Arten. Diese Parzellen hatten somit technisch mehr Artenvielfalt als ihre Gegenstücke von 2014 und 2015, aber diese vielfältigeren Pflanzen lieferten nicht so viele nützliche Ökosystemleistungen.
„Es gab viele unkrautige Arten, die klein, dürr und nicht gut darin waren, viel zu tun“, sagte Catano. „In unserem Experiment waren die Parzellen mit der größten Artenvielfalt die am wenigsten produktiven.“
(Das hilft auch Nichtwissenschaftlern dabei, eine Lektion nach Hause zu fahren. „Ich erzähle meinen Freunden, die keine Ökologen sind, regelmäßig meine Lieblingsgärtnerlektion: ‚Wenn Sie einen Wildblumengarten anlegen, lassen Sie das Unkraut in diesen frühen Jahren nicht aufkommen ,'“, sagte Funk.)
Auch hier ist die Schlussfolgerung nicht, dass die Biodiversität schlecht ist. Vielmehr fügen die Ergebnisse des Teams der Art und Weise, wie Wiederherstellungsökologen über Geschichte und Biodiversität im Kontext eines erfolgreichen Naturschutzes nachdenken müssen, eine neue Ebene des Realismus hinzu.
Dieser Realismus bringt noch keine umsetzbaren Lösungen mit sich, um erfolgreiche Restaurierungen sicherzustellen, aber es gibt Hinweise und Vorschläge in den Daten, die Forscher untersuchen können. Es gibt auch eine ganze Menge anderer interessanter Fragen, die auf der Seite des Lux Arbor Reserve untersucht werden können.
„Es gibt so viel mehr, was wir davon verlangen könnten“, sagte Funk. „Wie sieht der Boden in unterschiedlich alten Parzellen aus? Was machen die Mikroorganismen? Die Insekten?“
„Wir haben kaum die Spitze des Eisbergs berührt“, sagte Brudvig.
„Wenn man versucht herauszufinden, was tatsächlich in einem Ökosystem vor sich geht, gibt es so viele Schichten“, sagte Catano. „Aber das sind die Dinge, mit denen wir uns auseinandersetzen müssen, um den Naturschutz und die Politik zu informieren. Das gibt mir die Motivation, mich darauf einzulassen.“
Mehr Informationen:
Christopher P. Catano et al., Die Geschichte der Gemeinschaftsversammlung verändert die Beziehungen zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen während der Wiederherstellung, Ökologie (2022). DOI: 10.1002/ecy.3910