Think ratio! A stoichiometric view on biodiversity–ecosystem functioning research

Ecological stoichiometry (ES) has become one of the most pervasive theoretical frameworks in environmental sciences and biology in the last two decades. ES allows predicting processes on all organizational levels from subcellular structures to ecosystems by relating the elemental composition and demand of organisms to the relative availability of resources. However, ES has been rarely used to understand and predict the relationship between biodiversity and ecosystem functioning (BEF), although ES would be ideally suited as it makes predictions on both population processes underlying biodiversity as well as on matter transformations underlying ecosystem processes. Here, we propose to link the two fields of research on ES and BEF relationships and highlight a number of potential avenues for further research. First, we cast a stoichiometric view on drivers of biodiversity change. Second, we address the stoichiometric underpinning of biodiversity–productivity relationships. Third, we discuss potential interactions between stoichiometry and diversity in a food web context.

ZusammenfassungÖkologische Stöchiometrie (ecological stoichiometry, ES) hat sich in den letzten beiden Jahrzehnten zu einer der grundlegenden Theorien der Umweltwissenschaften und der Biologie entwickelt. Durch den Vergleich von elementarer Zusammensetzung von Organismen und ihren Ressourcenansprüchen mit der relativen Verfügbarkeit der Ressourcen sagt ES Prozesse auf allen Organisationsebenen von subzellulären Strukturen bis hin zu Ökosystemen voraus. Allerdings wurde ES bisher selten angewandt um den Zusammenhang zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktion zu verstehen, obwohl ES ideal dazu geeignet wäre, da es sowohl Vorhersagen zu Prozessen macht, die Biodiversität beeinflussen, als auch zu Materieflüssen und –transformationen, auf denen wichtige Ökosystemfunktionen basieren. In diesem Artikel untersuchen wir den Zusammenhang dieser beiden Forschungsfelder und zeigen zukünftige Forschungsfelder anhand von drei Themen auf: i) stöchiometrische Aspekte der Treiber des Biodiversitätswandels, ii) stöchiometrische Grundlagen des Zusammenhangs zwischen Biodiversität und Produktivität, iii) potentielle Interaktionen zwischen Biodiversität und Stöchiometrie im Nahrungsnetzkontext.