Historische Bewässerung hinterlässt langlebige Hinterlassenschaften in der Prärie

Ein Markenzeichen der Umweltwissenschaften ist das Verständnis, wie Ökosysteme auf globale Veränderungen reagieren. Ein Großteil dieser Forschung konzentriert sich auf kurzfristige Ökosystemreaktionen, beispielsweise wie ein Ökosystem auf einen plötzlichen Beginn einer Dürre reagiert. Aber frühere Bedingungen können diese Reaktion ändern. Ebenso wie eine prägende Kindheitserfahrung die Reaktion eines Erwachsenen auf Stress verändern kann, können Altlasten die Richtung oder das Ausmaß der Reaktionen des Ökosystems auf Störungen verändern.

Eine Studie an der von der US National Science Foundation unterstützten Konza Prairie Long-Term Ecological Research Site modifizierte ein 25-jähriges Bewässerungsexperiment, um zu zeigen, dass historische Bewässerungsmuster die Empfindlichkeit des Kohlenstoffkreislaufs gegenüber Dürre bestimmten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass langfristige Hinterlassenschaften eine bedeutende Rolle dabei spielen, wie ein Ökosystem auf kurzfristigen Stress reagiert. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Biologie des globalen Wandels.

„Der Boden ist ein lebendiges Ökosystem, das die Bedingungen von vor Jahren nicht so schnell vergisst“, sagt Doug Levey, Programmdirektor in der Abteilung für Umweltbiologie der NSF. „Die heutigen Dürren und Brände können die Flugbahn der Wiesen und Wälder von morgen stark verändern.“

Forscher von Konza Prairie LTER begannen in den 1990er Jahren mit der Bewässerung eines langen Präriestreifens. Ursprünglich wollten sie untersuchen, wie die Vermeidung von Dürre das Ökosystem verändern könnte, von der Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft bis zur Verfügbarkeit von Bodennährstoffen.

Nach 25 Jahren konsequenter Bewässerung hatten die Forscher vom ersten Experiment an, was sie brauchten. Sie änderten den Kurs und kehrten die Behandlungen für mehrere Versuchsflächen um. Historisch bewässerte Standorte wurden plötzlich in eine simulierte Dürre gestürzt. Die Wissenschaftler induzierten auch Dürre an mehreren Kontrollstandorten, die während des ersten 25-jährigen Experiments natürliche Niederschläge hatten.

Der Übergang ermöglichte es den Forschern, nach Legacy-Effekten zu suchen: anhaltende Auswirkungen langfristiger Umweltbedingungen, in diesem Fall reichlich Wasser, die sich darauf auswirken, wie ein Ökosystem angesichts neuer Umweltbelastungen funktioniert.

In den folgenden drei Jahren maßen die Forscher Variablen, von denen sie dachten, dass sie Altlasten aufzeigen könnten. Viele davon drehten sich um Kohlenstoff. „Tallgrass prairie neigt dazu, je nach Klima zwischen einer Quelle und einer Senke für Kohlenstoff zu schwanken“, sagt Caitlin Broderick, Hauptautorin der Studie. Als Ergebnis, so stellten die Wissenschaftler fest, können uns Hinterlassenschaften in der Prärie viel über den Klimawandel erzählen.