Plant trait responses to the environment and effects on ecosystem properties

Eine kombinierte Analyse der Reaktion von Pflanzenmerkmalen (traits) auf die Umwelt und ihrer Auswirkungen auf Ökosystemfunktionen wurde kürzlich vorgeschlagen ('response-effect framework'). In der vorliegenden Studie wenden wir diese Analyse auf zwei landwirtschaftliche Gebiete, welche sich in der Nutzungsintensität unterscheiden, und folgende Ökosystemprozesse an: oberirdische Biomasse, spezifische Nettoprimärproduktion (SANPP), Streuzersetzung und Bodenkohlenstoff. Dafür wurden die Frequenz und die trait-Werte von 49 Arten in insgesamt 69 Plots aufgenommen. Darüber hinaus wurden Parameter erhoben, welche Bodenwasser und -nährstoffe, Landnutzung und Ökosystemeigenschaften beschreiben. Wir haben zudem getestet, ob der durchschnittliche trait-Wert oder die Diversität der trait-Werte aller Arten einer Gemeinschaft größere Effekte auf Ökosystemprozesse zeigt ('mass ratio' versus 'diversity' Hypothese). Strukturgleichungsmodelle wurden verwendet, um eine simultane Analyse des 'response-effect framework' zu untersuchen. Der Gesamtdatensatz wurde in zwei Gruppen eingeteilt: die eine bestehend aus intensiv gedüngten Weiden und Grasflächen, die andere aus naturnahem Grasland und offener Heide. In beiden Datensätzen waren die Blattmerkmale negativ korreliert mit der Stängeltrockenmasse und der Wuchshöhe, was auf einen eher konservierenden Umgang mit Ressourcen hindeutet. Auf den landwirtschaftlich geprägten Plots war Störung der wichtigste Umweltfaktor der zu einer Abnahme der Wuchshöhe führte, während die Bodenressourcen die Blatteigenschaften, z.B. spezifische Blattfläche und Blattnährstoffgehalte in den Heidegebieten geprägt haben. Die Biomasseproduktivität war direkt oder indirekt angetrieben von den Blattmerkmalen, wobei verstärkte Investitionen in die Pflanzenstruktur zu einer Erhöhung der stehenden Biomasse und Bodenkohlenstoffgehalte führten. Die unterschiedlichen Landnutzungen hatten gegensätzliche Effekte der Blatteigenschaften auf die Streuzersetzung zur Folge. Die gemittelten trait-Werte aller Arten einer Gemeinschaft hatten den größten Einfluss auf die Ökosystemeigenschaften, wie durch die 'mass ratio' Hypothese vorhergesagt. Belege für Effekte der funktionellen Diversität auf die Produktivität und andere Ökosystemeigenschaften wurden nicht gefunden, was darauf hindeutet, dass Diversitäts-Produktivität-Beziehungen von der Ausdehnung (Länge) der untersuchten Umweltgradienten abhängen. Deshalb verdienen Änderungen in der Artenzusammensetzung und in der Dominanzhierarchie von Pflanzengemeinschaften große Aufmerksamkeit bei der Betrachtung von Ökosystemeigenschaften.