„Eye in the Sky“ hilft Wissenschaftlern, den Untergrund zu „sehen“.

Die Welt im Untergrund ist ein geschäftiger Ort, an dem alles, von fetten Nachtschwärmern bis hin zu mikroskopisch kleinen Pilzen, eine Gemeinschaft von Arbeitern bildet, die Pflanzenmaterial in freie Nährstoffe abbauen – Prozesse, die für die Aufrechterhaltung des Lebens auf der Erde von entscheidender Bedeutung sind. Angesichts des gewaltigen Fußabdrucks der Menschheit ist es wichtig zu erkennen, wo diese Prozesse gut funktionieren und wo sie möglicherweise Hilfe benötigen. Aber wie können wir das über weite Landschaften hinweg tun?

Eine neue Studie veröffentlicht in Ökologische Monographien und unter der Leitung von Ökologen der University of Minnesota vermuten, dass die Antwort von oben kommen könnte. Forscher aus den USA, Kanada und der Schweiz, die die Fernerkundung zur Untersuchung von Pflanzengemeinschaften einsetzen, berichten, dass Pflanzenmerkmale, die wir von Satelliten und Flugzeugen aus wahrnehmen können, wertvolle Einblicke in das liefern, was unter der Erde vor sich geht.

„Die Fähigkeit, mithilfe von Fernerkundung Bodenprozesse über große räumliche Ausdehnungen vorherzusagen, hat wirklich wichtige Auswirkungen auf das Verständnis und die Modellierung der biogeochemischen Kreisläufe der Erde, einschließlich der Art und Weise, wie sich Stickstoff durch Ökosysteme bewegt und wie sich Kohlenstoff ansammelt und unterirdisch speichert“, sagt Hauptautorin Jeannine Cavender-Bares , Distinguished McKnight University Professor für Ökologie, Evolution und Verhalten am College of Biological Sciences und Direktor des NSF ASCEND Biology Integration Institute.

Die Forscher setzten auf eine innovative Technologie, die es ermöglicht, anhand von Unterschieden in der Lichtabsorption und -reflexion aus der Ferne nicht nur zu erkennen, welche Pflanzenarten wo wachsen, sondern auch deren chemische Zusammensetzung. Sie nutzten die Technologie, um die Arten und chemischen Eigenschaften von Pflanzen in zwei Graslandschaften zu charakterisieren – einem vegetationsreichen Standort in Nebraska und einem weniger bewachsenen Standort im Cedar Creek Ecosystem Science Reserve der Universität in Minnesota. Dann gruben sie sich buchstäblich in die Materie ein, gruben Böden unter den mittels Fernerkundung erfassten Stellen aus und maßen Bodengesundheitsmerkmale wie mikrobielle Vielfalt, Enzymaktivität sowie Stickstoff- und Kohlenstoffkonzentrationen.

Die gute Nachricht: Die Forscher fanden heraus, dass das, was unter der Oberfläche passiert, tatsächlich eindeutig mit oberirdischen Pflanzenmerkmalen korreliert. Die erschwerende Nachricht: Die oberirdischen Merkmale, die die unterirdischen Merkmale am besten vorhersagten, waren für die beiden Standorte unterschiedlich. Für den vegetationsarmen Standort prognostizierte die Vegetationsmenge am besten die unterirdischen Bedingungen, während für den reicheren Standort die Zusammensetzung der oberirdischen Vegetation entscheidend war.

„Wir sind sehr aufgeregt, dass es möglich erscheint, aus dem, was wir vom Himmel aus sehen, auf das Geschehen im Boden zu schließen“, sagt Co-Autorin Sarah Hobbie, ebenfalls Professorin für Ökologie, Evolution und Verhalten am College of Biological Sciences und Direktorin von die Minneapolis-St. Paul Metropolitan Area Langfristiges ökologisches Forschungsprogramm. „Die Tatsache, dass dies mit der Vielfalt und Produktivität der Vegetation variiert, bedeutet, dass wir uns jetzt darauf konzentrieren müssen, unser Verständnis der Beziehung zu verfeinern, damit wir letztendlich den Zustand unterirdischer Ökosysteme in großem Maßstab beurteilen können. „

Diese neuen Erkenntnisse und die fortgesetzte Arbeit zur Weiterentwicklung von Fernerkundungskapazitäten werden das Verständnis der Ursachen und Folgen von Veränderungen in der Biodiversität nur vertiefen und die nächsten Generationen von Naturschutzkonzepten und -richtlinien informieren. „Unser Ziel ist es, diese buchstäbliche und bildliche Perspektive zu nutzen, um bei der Verwaltung und Wiederherstellung von Ökosystemen zu helfen, um unseren Planeten in dieser Ära des schnellen globalen Wandels zu erhalten“, sagte Cavender-Bares.