Durch die statistische Analyse von Daten aus der ganzen Welt haben Wissenschaftler festgestellt, dass mehrere natürliche und menschliche Stressfaktoren die Biodiversität und Bodenfunktion in Bodenökosystemen verringern. Die Anzahl und spezifische Kombination dieser Stressoren sind bestimmende Faktoren in diesem Zusammenspiel. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Matthias C. Rillig, Biologieprofessor an der Freien Universität.
Die Ergebnisse ihrer Studie wurden jetzt in veröffentlicht Natur Klimawandelmit dem Titel „Erhöhung der Anzahl von Stressoren reduziert Bodenökosystemleistungen weltweit“.
Um zu überleben, müssen Böden und terrestrische Ökosysteme auf der ganzen Welt mit einer Vielzahl von natürlichen und menschlichen Stressoren fertig werden. Dazu gehören Dürren, Erwärmung und die Exposition gegenüber schädlichen chemischen Substanzen, einschließlich Mikroplastik. Nicht nur die Art der Stressoren, sondern auch deren Anzahl (insbesondere die durch menschliche Aktivität verursachten) wirken sich negativ auf verschiedene Prozesse im Boden aus.
„Unsere früheren laborbasierten Studien haben gezeigt, dass eine erhöhte Anzahl globaler Veränderungsfaktoren zu einer Verringerung von Bodenprozessen wie Zersetzung, Bodenaggregation und Bodenatmung sowie zu einer Verringerung der Biodiversität des Bodens führte“, sagt der Wissenschaftler Professor Rillig, Erstautor der Studie und Leiter des Forschungsteams, dem auch der spanische Ökologe Dr. Manuel Delgado-Baquerizo angehörte.
Das Forschungsteam analysierte zwei weltweit standardisierte Feldstudien zu Böden und eine Reihe natürlicher und menschlicher Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie Bodenökosysteme beeinflussen.
„Unsere Studie bewertete Bodenökosysteme, indem sie fünfzehn Ökosystemvariablen in sechs Haupttypen von Ökosystemleistungen einteilte: Zersetzung organischer Substanz, Biodiversität des Bodens, Bekämpfung von Krankheitserregern, Pflanzenproduktivität, Wasserregulierung und Nährstoffkreislauf. Für die Zwecke der Studie haben wir sieben definiert Wichtige Umweltvariablen als Stressoren. Diese wurden basierend auf ihrem Potenzial ausgewählt, Umweltstress zu verursachen, wenn sie hohe Werte erreichen: Trockenheit, Temperatur, Saisonabhängigkeit, Salzgehalt, Entfernung vom neutralen pH-Wert, Schwermetallgehalte und menschlicher Einfluss. Wir haben auch das Niveau genommen von Pestiziden und Mikroplastik im Boden berücksichtigt, da in einer der weltweiten Feldstudien für einen Teil der Standorte Daten dazu vorlagen“, erklärt Rillig.
Um die Anzahl der Stressoren als Parameter in der Studie zu untersuchen, mussten die Daten der weltweiten Feldstudien zunächst in eine Variable umgerechnet werden, die die Anzahl der Faktoren widerspiegelt. Dazu zählten die Forscher die Anzahl der Umweltstressoren, die einen bestimmten Schwellenwert überschritten.
Die Anzahl der Stressoren wurde als überschritten angesehen, wenn diese 75 Prozent des maximalen Stressorniveaus überstiegen. Die Untersuchung zeigte, dass eine erhöhte Anzahl von Faktoren oberhalb einer bestimmten Schwelle die Fähigkeit der Böden verringert, Ökosystemleistungen zu unterstützen.
„Diese zunehmende Zahl von schwellenüberschreitenden Stressoren könnte Bodenreaktionen erklären, die bisher nicht allein auf die Art der Stressoren zurückzuführen waren“, sagt Rillig. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der Studie, dass „Menschen ihre Auswirkungen auf Ökosysteme reduzieren müssen, indem sie die Anzahl der Faktoren verringern, die Bodenprozesse und die Biodiversität des Bodens negativ beeinflussen“.
Die Kombination menschlicher Einflüsse wirkt sich kollektiv auf Bodenprozesse und die Biodiversität des Bodenökosystems aus. „Wenn das Ausmaß dieses Problems, also die Zahl der Stressoren, die eine kritische Schwelle überschreiten, nicht reduziert wird, laufen wir Gefahr, wichtige Ökosystemleistungen zu verlieren“, sagt Rillig.
Gleichzeitig stellt Rillig fest, dass die Studie einen primär beobachtenden Ansatz verfolgte. Das heißt, die Forscher konnten zwar Muster entdecken, aber keine direkten Rückschlüsse auf die Kausalität ziehen. Um den Zusammenhang zwischen der Anzahl der Stressoren und der Reaktion des Ökosystems zu erklären, sind weitere Untersuchungen erforderlich. Die Auswirkungen mehrerer gleichzeitiger Faktoren auf andere Arten von Ökosystemen (z. B. aquatische Systeme) könnten ebenfalls einen potenziellen zukünftigen Studienweg darstellen.
Mehr Informationen:
Matthias C. Rillig et al, Die Erhöhung der Anzahl von Stressoren reduziert die Ökosystemleistungen des Bodens weltweit, Natur Klimawandel (2023). DOI: 10.1038/s41558-023-01627-2