Effects of extreme rainfall on biotic interactions in grassland ecosystems: The importance of waterlogging timing and frequency
Final Report Abstract
Im Zuge des Klimawandels werden extreme Niederschlagsereignisse, und damit auch extreme hydrologische Bedingungen für Pflanzen, häufiger und intensiver werden. Ziel des Projektes war, die Auswirkungen von Staunässe und Überflutung auf zahlreiche biotische Interaktionen zu ermitteln und zu untersuchen, inwiefern sich Verschiebungen in Interaktionen langfristig auf Ökosystemfunktionen und andere Interaktionen auswirken können. Auch war ein besonderer Fokus der Studie auf der Bedeutung vom Zeitpunkt des Stressfaktors und der Wiederholung von Stressereignissen. Das Projekt hat gezeigt, dass Staunässe und Überflutung sich stark auf alle untersuchten Interaktionen auswirken, obgleich die Effekte von Trockenheit meist stärker waren. Erstaunlicherweise machte es oft keinen Unterschied, ob Pflanzengemeinschaften permanent Wassersättigung ausgesetzt waren oder einem kurzen Überflutungspuls. Auch der Zeitpunkt des Überflutungspulses veränderte die Systemantwort in den meisten Fällen nicht. Allerdings waren Pflanzen, die wiederholt Stress ausgesetzt waren tatsächlich besser auf diesen vorbereitet, unter anderem durch erhöhte Level an anti-oxidativen Enzymen. Weitere Änderungen in der chemischen Zusammensetzung von Einzelpflanzen (reduzierter Stickstoffgehalt) hatten z.B. negative Auswirkungen auf die Entwicklung einer generalistischen Raupe, aber auch auf den Streuabbau. Auch der Zuckergehalt und die Anzahl von Blüten wurden durch hydrologischen Stress bei vielen Arten verringert. Überraschenderweise veränderte sich die Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft unter verschiedenen Wasserbedingungen sehr schnell. Bereits nach zwei Jahren waren sowohl unter Trockenheit, als auch unter Nässe die funktionelle Diversität und abundanz-gewichtete funktionelle Pflanzenmerkmale auf Gemeinschaftsebene verändert. Diese Verschiebungen in der Pflanzengemeinschaft hatten sowohl starke indirekte Auswirkungen auf den Streuabbau und damit auf den Nährstoff- und Kohlenstoffkreislauf, als auch auf die Attraktivität und das Nahrungsangebot für Bestäuber. Die Effekte dieser Verschiebungen in der Pflanzengemeinschaft waren stärker als direkte Effekte von hydrologischen Bedingungen auf andere Organismen und bedeutender als Effekte an Einzelpflanzen. Insgesamt schließt das Projekt also einige wichtige Forschungslücken und zeigt, dass zu erwartende und oft irreversible Langzeiteffekte durch Verschiebungen in Interaktionen und in der Pflanzengemeinschaft auftreten, die in der Klimawandelfolgenforschung verstärkt Beachtung finden sollten. Außerdem konnten wir zeigen, dass ein pflanzliches Stressgedächtnis mit höheren Leveln an anti-oxidativen Enzymen über mehrere Wochen verbunden ist.
Publications
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(2020) Dryness, wetness and temporary flooding reduce floral resources of plant communities with adverse consequences for pollinator attraction. Journal of Ecology 108, 1453–1464
Walter, J.
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(2020) Plant stress memory is linked to high levels of anti-oxidative enzymes over several weeks. Environmental and Experimental Botany 178, 104166
Lukic, N., Kukavica, B., Davidovic-Plavsic, B., Hasanagic, D., Walter, J.
