Grasland-Ökosysteme werden mit zunehmendem Alter widerstandsfähiger

Eine reduzierte Biodiversität beeinträchtigt die Stabilität des gesamten Ökosystems. Ein langfristig angelegter Versuch zeigt nun, dass Grasland-Pflanzengemeinschaften mit mehreren Arten etwa zehn Jahren brauchen, bis sie sich aufeinander eingestellt haben und wieder gleichmässig viel Biomasse produzieren können.

Jena Experiment
Durch Evolution nimmt in vielfältigen Pflanzengemeinschaften im Laufe der Zeit die Arbeitsteilung zwischen den verschiedenen Arten zu. (Bild: Alexandra Weigelt)

Jüngste Experimente haben gezeigt, dass der Verlust von Arten in einer Pflanzengemeinschaft Ökosystemfunktionen und -leistungen wie Produktivität, Kohlenstoffspeicherung und Bodenfertilität reduziert. Mit der Verringerung der Funktionsfähigkeit gerät auch die längerfristige Stabilität und Widerstandsfähigkeit des Ökosystems in Gefahr. Wie gross diese ist, liess sich bisher jedoch nicht abschätzen, da die meisten Experimente zu kurzfristig angelegt sind.

Stabile Biomasseproduktion nach 10 Jahren

In einer neuen Studie untersuchten Forschende der Universitäten Zürich, Leipzig und Jena sowie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) die Stabilität der pflanzlichen Biomasseproduktion über 17 Jahre in einem aussergewöhnlich langfristig angelegten Biodiversitätsversuch. In diesem «Jena Experiment» in Deutschland hatten sich die verschiedenen Pflanzenarten in artenreichen Versuchsgemeinschaften erst nach einer zehnjährigen Etablierungsphase der angesäten Wiesenflächen gegenseitig so aneinander angepasst, dass sie gemeinsam eine stabile Biomasseproduktion auf Ökosystemebene erzielten. Bei einer geringen Pflanzendiversität hingegen wurde dieser kompensatorische Effekt nicht erreicht, und die Biomasseproduktion des Ökosystems schwankte weiterhin von Jahr zu Jahr.

Während der ersten zehn Jahre des Experiments waren die einzelnen Pflanzenarten in artenreichen Gemeinschaften noch starken Populationsschwankungen unterworfen, was auch die Stabilität auf Ökosystemebene reduzierte. Das Langzeit-Jena-Experiment zeigt nun aber, dass bei der Stabilisierung der Produktivität von Ökosystemen die Biodiversität eine zunehmend wichtigere Rolle spielt, je älter die Pflanzengemeinschaften werden.

Vielfältige Artengemeinschaften halten Ökosystem langfristig aufrecht

«Wir wissen jetzt, dass sich die Mechanismen, durch die vielfältige Artengemeinschaften das Funktionieren von Ökosystemen langfristig aufrechterhalten, auch zwei Jahrzehnte später noch weiterentwickeln», sagt Erstautor Cameron Wagg von der Universität Zürich. Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen, wie wichtig langfristige Experimente sind, um die unschätzbare Rolle der Biodiversität für die Aufrechterhaltung von Ökosystemdienstleistungen zu erfassen.

Bernhard Schmid, Professor am Geographischen Institut der UZH fügt hinzu: «Diese neuen Ergebnisse passen zu anderen aktuellen Erkenntnissen unserer Forschungsgruppe, die zeigen, wie durch Evolution in vielfältigen Pflanzengemeinschaften im Laufe der Zeit die Arbeitsteilung zwischen den verschiedenen Arten und somit auch die Produktivität und Stabilität des Ökosystems zunimmt.»

Da stabilere Ökosysteme auch gegenüber Umweltstörungen widerstandsfähiger sind, kommt vielfältigeren Ökosystemen bei der Anpassung an den globalen Umweltwandel eine besonders grosse Bedeutung zu.

Literatur:

Cameron Wagg et al. Biodiversity – stability relationships strengthen over time in a long-term grassland experiment. Nature Communications, 14. Dezember 2022. Doi: 10.1038/s41467-022-35189-2.