Studie untersucht einen unterschätzten Einfluss wärmerer Temperaturen auf Ökosysteme: Zersetzung

Unsere Welt verändert sich und die steigenden Temperaturen werden unsere natürlichen Ökosysteme verändern. Einige dieser Veränderungen werden unkompliziert sein, wie z. B. Tierverbände, die nach Norden kriechen, während sie versuchen, ihre Idealtemperaturen aufrechtzuerhalten. Andere Veränderungen werden jedoch komplizierter sein, da die Erwärmung komplexe Kettenreaktionen auslöst, die sich auf diese Systeme auswirken.

Ein wichtiger Prozess in Ökosystemen ist der Abbau von Pflanzenabfällen, bei dem abgestorbenes Pflanzenmaterial durch Tiere, Pilze und Mikroben zersetzt wird und seine Nährstoffe für die nächste Pflanzengeneration zugänglich gemacht werden. Wie schnell dieser Abbau erfolgt – die Zersetzungsrate – ist wichtig für die Bestimmung der Kapazität unserer Ökosysteme, Kohlenstoff zu speichern, was letztendlich den Kohlendioxidgehalt (ein wichtiges Treibhausgas) in der Atmosphäre beeinflusst, der maßgeblich zur heutigen Erwärmung beiträgt.

Es ist bekannt, dass die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft selbst Einfluss darauf hat, wie schnell diese Zersetzung erfolgt – also welche Arten vorhanden sind und in welcher relativen Häufigkeit –, da verschiedene Pflanzenarten unterschiedliche Arten von Nährstoffen enthalten. So wie man in Reis möglicherweise andere Nährstoffe findet als in Weizen, variieren die Nährstoffe, die ihre zersetzten Stängel und Blätter zum Ökosystem beitragen, wenn verschiedene Pflanzenarten sterben.

Die Zersetzungsgeschwindigkeit wird auch von den im Boden lebenden Mikroben beeinflusst, da verschiedene Bakterien und Pilze die Zersetzung unterschiedlich schnell durchführen. Unterdessen können steigende Temperaturen sowohl Pflanzen- als auch Mikrobengemeinschaften beeinträchtigen.

In einer neuen Studie unter der Leitung der Holden Arboretum-Ökologen Emma Dawson-Glass und Katie Stuble haben Forscher herausgefunden, wie Mikroben, Pflanzen und wärmere Temperaturen zusammenwirken, um die Zersetzungsraten in einem natürlichen Ökosystem zu verändern. Ihre Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Funktionelle Ökologie.

„Unsere Studie ist spannend, weil Wissenschaftler noch nicht ausführlich untersucht haben, wie Veränderungen in den Pflanzen- und Zersetzergemeinschaften bei der Klimaerwärmung interagieren“, sagt Emma Dawson-Glass, Forschungsspezialistin im Stuble Community Ecology Lab und Hauptautorin der Studie. „Die Untersuchung, wie sich die Erwärmung auf die Zersetzung auswirkt, kann uns helfen, besser zu verstehen, wie sich die Funktion unserer Umwelt durch den Klimawandel verändert. Indem wir unser Verständnis der durch die Klimaerwärmung verursachten Veränderungen verbessern, können wir auch dazu beitragen, Strategien zur Klimaintervention besser zu fundieren.“

Die neue Studie baut auf früheren Arbeiten auf, die durch experimentelle Erwärmung in einer Prärie gezeigt haben, dass höhere Temperaturen die Mikrobengemeinschaft in einer Weise veränderten, die den Zerfall beschleunigte, die Pflanzengemeinschaft jedoch in einer Weise, die den Zerfall verlangsamte. Was bedeuten diese widersprüchlichen Prozesse für den tatsächlichen Zerfall in Ökosystemen, wenn beide Gemeinschaften in der Natur am Werk sind?

Um das herauszufinden, stellt das Team diese Faktoren in Laborexperimenten einander gegenüber, um zu sehen, was mit den Zersetzungsraten passiert, wenn Pflanzen, Mikroben und steigende Temperaturen miteinander interagieren.

Sie fanden heraus, dass Bodenmikroben- und Pflanzengemeinschaften auf wichtige Weise interagierten. Wie erwartet verringerte sich die Zersetzung, wenn es mehr langsamer zersetzendes Gras (Indianergras, Sorghastrum nutans) gab – allerdings nur, wenn sich bestimmte Mikroben im Boden befanden. Als die Bodenmikroben der Erwärmung ausgesetzt waren, verlangsamte mehr Indisches Gras die Zersetzung nicht. Dies deutet darauf hin, dass sich die mikrobielle Gemeinschaft durch die Erwärmung tatsächlich so verändert hat, dass sie besser in der Lage ist, mit mehr Indianergras umzugehen, das selbst bei der Erwärmung auch häufiger vorkommt.

Diese Veränderung in der Art und Weise, wie Mikroben funktionieren, könnte bedeuten, dass Veränderungen in den mikrobiellen und pflanzlichen Gemeinschaften im Boden interagieren könnten, um Veränderungen in der Zersetzung durch Erwärmung abzuschwächen. Diese Ergebnisse fördern ein besseres Verständnis darüber, wie sich die Erwärmung auf Ökosysteme auswirkt, und unterstreichen, wie wichtig es ist, mehrere gleichzeitig ablaufende Prozesse gleichzeitig zu betrachten, um die Ergebnisse zu verstehen.

„Die Auswirkungen der globalen Erwärmung sind allgegenwärtig, aber so unglaublich nuanciert“, sagt Katie Stuble, Wissenschaftlerin bei Holden Forests & Gardens und leitende Autorin des Artikels. „Die Reaktion eines Elements der Umwelt auf die Erwärmung wird mit ziemlicher Sicherheit durch gleichzeitige Verschiebungen anderer Elemente beeinflusst. Manchmal können diese verwirrenden Veränderungen die Auswirkungen der Erwärmung verstärken, sie können sie aber auch abschwächen.“

„Das Aufschlüsseln der komplizierten Art und Weise, wie die Erwärmung verschiedene Aspekte der Umwelt verändert, aber auch der Art und Weise, wie diese Veränderungen miteinander interagieren, wird ein entscheidender Schritt sein, um zu verstehen, wie der Klimawandel die Welt jetzt und in Zukunft umgestaltet.“ „, sagt Stüble.