Ein internationales Forscherteam hat eine Studie über Pflanzen in den mongolischen Graslandschaften durchgeführt, um die Stabilität dieser Pflanzengemeinschaften im Laufe der Zeit zu bewerten. Sie untersuchten insbesondere, wie sich die Trockenheit des Klimas auf die Pflanzengemeinschaften auswirkte und stellten fest, dass die Stabilität der Pflanzengemeinschaften in trockeneren Gebieten schneller abnahm. Diese Forschung hilft bei der Entwicklung effektiver Managementstrategien, die stabile Ökosysteme in Zeiten des Klimawandels fördern.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Biologie des globalen Wandels.
Wissenschaftler wissen, dass der Klimawandel die Art und Weise beeinflusst, wie die Artenvielfalt die Stabilität von Pflanzengemeinschaften beeinflusst. Ein stabiles, gesundes Ökosystem sorgt für die Produktion von Nahrungsmitteln und Futter, die Bindung von Kohlenstoff und die Bodenbildung. Theorien sagen voraus, dass eine höhere Artenvielfalt und eine geringere Artensynchronität die Stabilität einer Gemeinschaft erhöhen können. Artensynchronität beschreibt, wie die Artenvielfalt im Laufe der Zeit gleichzeitig variiert. Der Rückgang bestimmter Arten wird durch die Zunahme anderer Arten ausgeglichen, wodurch die Produktivität auf Ökosystemebene konstant gehalten wird.
Auch die Stabilität der Pflanzenarten (die durchschnittliche Stabilität aller Arten, gewichtet nach der Artenhäufigkeit in einer Gemeinschaft, was weitgehend die Stabilität der dominanten Arten darstellt) kann die Stabilität der Gemeinschaft verbessern. Die Erkennung kritischer Treiber der Ökosystemstabilität bietet Ökosystemmanagern ein Instrument zur Steigerung der Ökosystemstabilität durch die Steuerung der Vielfalt und der relativen Häufigkeit bestimmter Pflanzenarten.
Das Team führte seine Studie anhand eines achtjährigen Datensatzes von 687 Standorten in der Mongolei durch. Sie untersuchten, ob sich die zeitliche Stabilität – quantifiziert als Verhältnis des zeitlichen Mittelwerts zur Standardabweichung – der Pflanzenbedeckung linear oder nichtlinear entlang des Gradienten des Trockenheitsindex änderte, der von hyperariden 0,03 bis zu trocken-subhumiden 0,58 reichte. Die zeitliche Stabilität beschreibt, wie Ökosysteme als Reaktion auf Umweltveränderungen oder menschliche Einflüsse im Laufe der Zeit im gleichen Zustand bleiben.
„Wir haben dann die Auswirkungen des Artenreichtums, der gemeinschaftsweiten Artensynchronität, der durchschnittlichen Stabilität aller Arten und der Synchronität zwischen C3- und C4-Arten auf die zeitliche Gemeinschaftsstabilität entlang des Trockenheitsgradienten entwirrt“, sagte Professor Takehiro Sasaki von der Fakultät für Umwelt- und Informationswissenschaften der Yokohama National University.
Bei C3-Pflanzen wie Reis, Hafer, Gerste, Weizen, Sojabohnen, Baumwolle und Erdnüssen besteht die erste Kohlenstoffverbindung, die während der Photosynthese entsteht, aus drei Kohlenstoffatomen. C4-Pflanzen wie Mais, Rutenhirse oder Zuckerrohr bilden während der Photosynthese eine Verbindung aus vier Kohlenstoffatomen. Die meisten Pflanzen auf der Erde sind C3-Pflanzen.
Das Team fand heraus, dass die zeitliche Stabilität von Pflanzengemeinschaften in trockeneren Gebieten schneller abnimmt, wenn der Schwellenwert des Trockenheitsindex 0,2 überschritten wird.
„Die Synchronizität der Arten kann ein primärer Faktor für die Stabilität der Gemeinschaft sein, die durch die Artenvielfalt durchweg negativ beeinflusst wird, während die Synchronizität zwischen C3- und C4-Arten über den gesamten Trockenheitsgradienten hinweg positiv beeinflusst wird. Die Erhaltung von Pflanzengemeinschaften mit einer hohen Vielfalt an C3- und C4-Arten wird der Schlüssel zur Verbesserung der Stabilität der Gemeinschaften in den mongolischen Graslandschaften in einem sich ändernden Klima sein“, sagte Sasaki.
Die Arbeit des Teams bietet ein umfassendes Verständnis der relativen Bedeutung von Treibern für die Stabilität von Pflanzengemeinschaften und erweitert ihr Wissen über Stabilitätsmechanismen.
„Die Schlüsselfaktoren für die Stabilität der Pflanzengemeinschaft, die wir in dieser Studie gefunden haben, sollten bei der Entwicklung effektiver Managementstrategien berücksichtigt werden, um die Bereitstellung stabiler Ökosystemleistungen zu gewährleisten, die für das menschliche Wohlbefinden in einem sich ändernden Klima unerlässlich sind“, sagte Sasaki.
Mit Blick auf die Zukunft schlägt das Team vor, dass künftige Studien untersuchen sollten, wie die Beweidung durch Vieh die Artenvielfalt verändert und die Stabilität der Pflanzengemeinschaft über ein breites Spektrum von Klimavariationen hinweg beeinflusst. Die Beweidung ist die wichtigste Art der Landnutzung in Trockengebieten und kann mit Klima und Artenvielfalt interagieren und sich auf die Funktionsweise des Ökosystems auswirken.
„Unser oberstes Ziel ist die Bereitstellung effizienter Managementinstrumente für eine nachhaltige Nutzung von Trockengebieten unter dem Einfluss zahlreicher Treiber des globalen Wandels“, sagte Sasaki.
Mehr Informationen:
Trockenheitsbedingte Veränderungen der Biodiversitäts-Stabilitäts-Beziehungen, nicht jedoch der zugrundeliegenden Mechanismen, Biologie des globalen Wandels (2024). DOI: 10.1111/GCB.17365