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Beziehung Diversität — Ökosystemfunktionen: Was zeigen 10 Jahre

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Beziehung Diversität — Ökosystemfunktionen:
Was zeigen 10 Jahre experimentelle Forschung?
Andrea B. Pfisterer
Institut für Umweltwissenschaften, Universität Zürich, CH-8057 Zürich. Im Auftrag des BUWAL und des Forum Biodiversität Schweiz
Hintergrund
Meta-Analyse von Biodiversitätsexperimenten
Die Ergebnisse der zwischen 1974 und 2004 erschienenen Publikationen, die den
Zusammenhang von Biodiversität und Ökosystemfunktionen untersuchten, wurden
anhand einer Literatursuche gesammelt und in einer Datenbank erfasst (siehe:
www.divbase-uwinst.unizh.ch). Rein beobachtende Studien, oder solche, bei denen
ein Diversitätseffekt nicht von einem ‚Mixture’-Effekt getrennt werden konnte,
wurden dabei nicht berücksichtigt. Insgesamt wurden 774 Messungen aus 140
Publikationen aufgenommen. Ziel war dabei, allgemeingültige Zusammenhänge
zwischen Diversität und Ökosystemprozessen zu finden.
40
18
30
25
20
15
10
--
0
++
--
0
++
--
0
++
Signifikanz und Richtung des Diversitätseffekts
Fig. 2: Diversitätseffekte auf die Produktivität der gleichen trophischen Stufe
*aus Studien mit Destruenten, Mycorrhiza , 1° oder 2°Konsumenten
10
9
Nährstoffkonzentration
in Pflanzen
Nährstoffverlust
des Systems
Nährstoffangebot
in Boden
8
7
6
5
4
3
2
16
%Variation explained
Produktivität
andere*
0
Anzahl Publikationen
20
unterirdische NPP
5
Resultate
•
Die Grösse und Richtung des Diversitätseffekts wird durch verschiedene
Faktoren beeinflusst (Fig. 1): Beispielsweise wird der Diversitätseffekt
grösser, wenn eine hohe Anzahl Arten in der höchsten Diversitätsstufe
verwendet wurde. Umgekehrt nimmt der Diversitätseffekt ab mit
zunehmendem Abstand zwischen der trophischen Stufe, die manipuliert
wurde und dem gemessenen Prozess (Beispiel für kleine Distanz: Effekt von
Pflanzen-Diversität auf Primärproduktion. Grosse Distanz: Effekt von
Pflanzen-Diversität auf Nährstoffverlust des Systems).
oberirdische NPP
35
Anzahl Publikationen
In den letzten 10 Jahren hat sich insbesondere in der Ökologie das Interesse auf
mögliche Zusammenhänge zwischen Biodiversität und dem ‚Funktionieren’ von
Ökosystemen gerichtet. Um dies zu untersuchen wurden Lebensgemeinschaften
unterschiedlicher Diversität zusammengestellt. Das Spektrum der Organismen, die
verwendet wurden, reicht von Bakterien über Amöben und Mycorrhiza bis zu
Moosen, Gräsern, Bäumen.
14
1
12
0
--
10
0
++
--
0
++
--
0
++
Signifikanz und Richtung des Diversitätseffekts
8
Fig. 3: Effekte von Pflanzendiversität auf den Nährstoffkreislauf
6
4
ns
2
0
s
oc
es
an
zeitliche
Variabilität
25
pr
di
st
r
ic
ot
vs
.
s
as
Bi
om
Fig. 1: Prozent der Variation, welche durch die verschiedenen Faktoren erklärt wird. Mit
Ausnahme von ‚Trophic level manipulated’ waren diese signifikant in einem Gesamtmodell
(General Linear Modelling)
Anzahl Messungen
he
ph
c
op
hi
Tr
Stabilität
se
ce
ed
ul
ip
Tr
o
le
ax
ve
.n
o.
lm
an
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Ec
m
M
Ex
Ec
o
pe
rim
sy
st
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en
ta
ld
es
ig
n
30
20
15
10
5
0
Effekte von Diversität auf die Produktivität der gleichen trophischen Stufe:
am häufigsten wurde eine positive Beziehung gefunden (Fig. 2).
•
eindeutigster Diversitätseffekt auf den Nährstoffkreislauf: Pflanzendiversität
hilft, Nährstoffe im System zurückzubehalten (Fig. 3).
•
Ob ein System mit hoher Diversität stabiler ist gegenüber Störungen, scheint
noch von anderen Faktoren abzuhängen als nur der Diversität. Die
Produktivität von diversen Systemen zeigt aber im zeitlichen Verlauf meist
weniger starke Schwankungen auf als diejenige weniger diverser Systeme
(Fig. 4).
•
Diversere Systeme sind besser geschützt vor Pathogenbefall und vor
Invasion durch fremde Arten (Fig. 5).
Überwiegend positive Diversitätseffekte auf:
o
o
o
o
--
0
++
--
0
++
Signifikanz und Richtung des
Diversitätseffekts
Fig. 4: Effekte von Diversität auf die Stabilität und Variabilität (C.V.). Gemessen wurde die
Produktivität auf der gleichen trophischen Stufe
a) Invader Fitness
b) Pathogenbefall
von Pflanzen
25
3
Überleben
Fekundität
Diversität
Abundanz
20
Anzahl Publikationen
•
15
2.5
2
1.5
10
1
5
Produktivität, sowie deren zeitliche Konstanz
Nährstoffrückhalt im System
Resistenz gegenüber invadierenden Arten
Resistenz gegenüber Pathogenen
0.5
0
0
--
0
++
--
0
++
Fig. 5: a) Effekte von Diversität auf die Fitness von invadierenden Arten. b) Effekt von
Pflanzendiversität auf den Befall durch Pathogene
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Kategorie
Gesundheitswesen
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