Artenvielfalt: eine natürliche Versicherung gegen Extrem-Ereignisse?

Transkript

1 Artenvielfalt: eine natürliche Versicherung gegen Extrem-Ereignisse? Nina Buchmann Institut für Pflanzenwissenschaften

2 Biodiversität, eine Versicherung? Biodiversität & Ökosystemfunktionen/leistungen Biodiversität und Stabilität Extremereignis Trockenheit Vergleich intensiver und extensiver Graslandsysteme

3 Biologische Vielfalt, Biodiversität Genetische Diversität Diversität von Arten Diversität von Ökosystemen Diversität von Landschaften

4 Ökosystemleistungen/Ecosystem services Ökosystemleistungen = f(bd)? ES = benefits people obtain from ecosystems. These include provisioning services, regulating services, cultural services and supporting services (Daily 1997; Millenium Ecosystem Assessment Ertrag, 2005) Stabilität des Ertrags Erhalt der Bodenfruchtbarkeit, Düngung Effiziente Ressourcennutzung, geringer Nitrat-Austrag Unkrautbekämpfung, Schutz vor Invasion! Um den Menschen zentriertes Konzept: es gibt eine Nachfrage für ES (MA 2005, S. VI)

5 Produktivität = f(bd) im Grasland! Zusammenhang BD-Produktivität zeitlich robust (Marquard et al. 2009)

6 Stabilität des Ertrags in Prairie-Systemen Ecosystem stability = x bio tot / SD temp! Höhere zeitliche Stabilität des jährlichen Ertrages bei höherer Artenzahl (Tilman et al. 2006)

7 Reaktion auf Trockenheit im Grasland Trockenheit Ko Tr Prairie 1 Jahr danach (Tilman und Downing 1994) (Pfisterer und Schmid 2002)! Mit steigender Artenzahl: Produktivität! auch unter Trockenheit, Trockenheitsresistenz! " höhere Stabilität

8 Reaktion auf Trockenheit im Grasland Wie reagieren die Wurzeln? Shoots Roots Biomass change (%) soil corrected values predicted values Effective Diversity soil corrected values predicted values Effective Diversity Biomass change (%)! Mit steigender Artenzahl: Wurzelproduktivität! " höhere Stabilität (Kahmen et al. 2005)

9 Biodiversität und Stabilität Metastudie basierend aus 103 Papers (1954 Juni 2004)! Positiver Effekt von BD, aber nur wenige verschiedene Störungstypen untersucht (Balvanera et al. 2006)

10 Extremereignis: Sommer 2003 T a T a (Schär et al. 2004)

11 Simulation eines Extremereignisses 3 Graslandstandorte Höhengradient (400 m m) unterschiedliche Bewirtschaftung Früebüel Alp Weissenstein Chamau My Documents.lnk

12 Veränderung der Konkurrenz! Unter Trockenheitsbedingungen: eine krautige Art ist klarer Gewinner, aber nur im artenarmen System (Gilgen und Buchmann 2008)

13 Rumex: Wasserhaushalt! Mechanismus: Ökophysiologie, temporäre Nische Rumex ist kaum gestresst: Wasserpotentiale weniger negativ als bei anderen Arten, keine Unterschiede für! midday, g s, A n (Gilgen et al. 2009)

14 Abgestufter Wiesenbau in der Schweiz (AGFF 1998) Übertragbarkeit der Ergebnisse von (typischerweise) extensiven Graslandsystemen auf intensive Produktionssysteme?

15 The Jena Experiment Zwei Teilexperimente - Arten wenig intensiver Glatthafer-Wiesen - 1- bis 60-Arten-Mischungen, zufällig ausgewählte Art- Kombinationen, 1-4 funktionelle Gruppen - 90 Plots à 400 m 2, 390 Plots à 12 m 2 - Mischungen nur aus 9 dominanten Arten (Alopecurus pratensis, Arrhenatherum elatius, Dactylis glomerata, Phleum pratense, Poa trivialis, Anthriscus sylvestris, Geranium pratense, Trifolium pratense, T. repens) - zweischürig, keine Düngung Kontinuierliches Jäten zum Erhalt des Diversitätsgradienten A. Weigelt

16 COST Action Standorte, sehr intensive Wiesen Einteilung in 4 Klimazonen Nord-Europa, Mittel-Europa Mediterran-Gebiet: feucht, trocken immer 4 funktionelle Gruppen Arten je nach Klimazone Bsp. für Mittel-Europa: - Gras schnell: L. perenne - Gras langsam: D. glomerata - Klee schnell: T. pratense - Klee langsam: T. repens Nicht gejätet

17 Biodiversität und Stabilität des Ertrags 14 P < 0.01 P < 0.01 P < DM Yield (t ha -1 yr -1 ) (Marquard et al. 2009) 2 0 Monokulturen Mischungen Yr 1 Yr 2 Yr ! Positiver Einfluss von BD auf Ertrag zeitlich stabil (Helgadottir et al. 2008)

18 es (g m (c) (b) Number invader species Number species total Sown (c) species number (log-scale) 50 total (ginvader m ) 2Biomass resident species(g (gm m Biomass Biomass species ) 2Biomass species ) -2invader Number Numberinvader residentspecies species Biodiversität und Unkraut (b) (c) Sown species number (log-scale) (c)! Ext. Grasland: Mischungen haben weniger ungesäte Arten/Unkraut als Reinkulturen (Roscher et al. 2009)

19 Biodiversität und Unkraut Yield (t DM ha -1 yr -1 ) Mono Mix Mono Mix Unsown Sown Mix Mono 2 0 Lp Dg Tp Tr Centroid Lp Dg Tp Tr Centroid Lp Dg Tp Yr 1 Yr 2 Yr 3! Intensives Year 1 Grasland: Year Mischungen 2 Year haben 3 weniger ungesäte Arten/Unkraut als Reinkulturen Tr Centroid (Lüscher et al. 2008)

20 Vergleich extensives-intensives Grasland Übertragbarkeit: Ökosystemleistungen = f(bd)? Ertrag, Stabilität des Ertrags Unkrautbekämpfung, Schutz vor Invasion Erhalt der Bodenfruchtbarkeit, Düngung Effiziente Ressourcennutzung, geringer Nitrat-Austrag ( )! Keine Widersprüche, Übertragbarkeit gegeben!!

21 Artenvielfalt: eine natürliche Versicherung gegen Extrem-Ereignisse? Ja! Sowohl für intensiv als auch für extensiv bewirtschaftetes Grasland, zumindest bei Trockenheit und gegen Invasion bzw. Unkraut.