Wechselbeziehungen zwischen Pflanzenartenvielfalt und Ökosystemproduktivität (BEF-Loops)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Alexandra Weigelt, seit 1/2021
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433266560

Eine zentrale Frage in der Ökologie ist die nach dem Zusammenhang zwischen der Artenvielfalt der Pflanzen und der Produktivität eines Bestandes. In Grasländern gibt es einen historischen Fokus auf die Frage wie pflanzliche Produktivität und die stehende Biomasse die Artenvielfalt beeinflussen. Studien hierzu haben sowohl positive also auch negative Beziehungen gezeigt, sowie solche die einer Optimumkurve folgen. In jüngerer Zeit haben experimentelle Studien nachgewiesen, dass die Diversität der Pflanzen nicht nur auf Produktivität reagiert, sondern diese auch selbst fördern kann. Es wird jedoch intensiv diskutiert, ob diese positive Wirkung von Diversität auf Produktivität auch in natürlichen Grasländern existiert und ob sie stärker sein kann als die umgekehrte Auswirkung der Biomasseproduktion auf die Artenvielfalt. Diese Kontroverse wird durch mehrere Faktoren bestimmt, wie z.B. der Unterscheidung zwischen Biomasseproduktion und stehender Biomasse und der fehlenden zeitlichen Auflösung von Beobachtungsdaten.Ziel des BEFLOOPS-Projekts ist es, im Grünland experimentell zu untersuchen, (i) wie der Aufbau von Biomasse und die Produktivität den Artenreichtum beeinflussen („Biomasse-Effekt“), (ii) welche Rückkopplungseffekte von Änderungen des Artenreichtums auf die Biomasseproduktion existieren („Diversitätseffekt“) und (iii) welcher der beiden Effekte im Grünland dominiert. Hierfür wird ein experimenteller Ansatz mit detaillierten Feldbeobachtung in Grünländern unterschiedlicher Nutzungsintensität kombiniert. Im Freilandexperiment werden zwei Faktoren, die die Entwicklung der stehenden Biomasse beeinflussen, manipuliert: einerseits eine Biomassereduktion durch Beweidung oder Mahd, andererseits eine Biomasseerhöhung durch Düngung. Darüber hinaus wird die Diversität durch direkte Einsaat erhöht. Die relativen Effekte dieser Manipulationen werden verglichen, wobei für Unterschiede in der Bodengüte korrigiert wird. Zusätzlich werden auf Kontrollflächen erhobene Daten mittels Strukturgleichungsmodellen ausgewertet. Dies ermöglicht einen Einblick in die direkten und indirekten Interaktionen zwischen stehender Biomasse, Produktivität und Artenreichtum und wichtiger Kovariaten (z.B. Bodengüte, Lichtinterzeption und Bewirtschaftung). In beiden Ansätzen werden Daten zu unterschiedlichen Zeiten während der Vegetationsperiode und in unterschiedlichen Jahren erhoben, um aus der relativen Abfolge der Ereignisse auf kausale Zusammenhänge zu schließen. Mit dieser innovativen Kombination von Freiland-Experiment und Feldbeobachtungen werden die komplexen Wechselbeziehungen zwischen Biomasseproduktion und Artenreichtum mechanistisch und auf der Skala der realen Landnutzung analysiert, um Handlungsoptionen zur gleichzeitigen Optimierung von Futterproduktion und Artenreichtum aufzuzeigen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Alfons van der Plas, bis 12/2020