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# Biologie # Ökologie

Verschiebungen in der Pflanzenvielfalt der Arktis aufgrund des Klimawandels

Wie der Klimawandel Pflanzengemeinschaften in der Fennoskandischen Tundra umgestaltet.

Tuija Maliniemi, Petteri Kiilunen, Kari Anne Bråthen, Jutta Kapfer, Torunn Bockelie Rosendal, John-Arvid Grytnes, Patrick Saccone, Risto Virtanen

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Arktische Flora steht vor Arktische Flora steht vor der Klimakrise Pflanzenvielfalt abnimmt. E. nigrum dominiert, während die
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Die arktischen und borealen Regionen sind wie die Kanarienvögel im Kohlenbergwerk, wenn's um den Klimawandel geht. Mit steigenden Temperaturen müssen die Pflanzen in diesen Gebieten mit neuen Herausforderungen umgehen, die ihre Gemeinschaften für immer verändern können. Dieser Bericht schaut sich an, wie sich die Pflanzenvielfalt im Fennoskandischen Tundra- und Heidegebiet über die Zeit verändert und was das für die lokalen Ökosysteme bedeutet.

Was ist Pflanzenvielfalt?

Pflanzenvielfalt bezieht sich auf die Vielfalt der Pflanzen in einem bestimmten Gebiet. Das umfasst die Anzahl verschiedener Arten (Reichtum) und wie gleichmässig die Individuen dieser Arten verteilt sind (Gleichmässigkeit). Eine hohe Vielfalt zeigt, dass viele verschiedene Arten vorhanden und im Gleichgewicht sind, während eine niedrige Vielfalt bedeuten kann, dass ein paar Arten die Landschaft dominieren.

Warum ist Pflanzenvielfalt wichtig?

Vielfältige Pflanzengemeinschaften sind wichtig, weil sie eine Reihe von Dienstleistungen bieten, die der Umwelt und anderen Lebewesen zugutekommen. Gesunde Ökosysteme bieten Nahrung, saubere Luft und sauberes Wasser. Sie helfen auch bei der Kohlenstoffspeicherung und Bodenbildung. Da der Klimawandel diese Pflanzengemeinschaften verändert, ist es wichtig, die Auswirkungen zu verstehen, um unsere Ökosysteme gesund zu halten.

Das Studiengebiet

Wir konzentrieren uns auf die Fennoskandische Tundra und oligotrophen Heideflächen, die sich über die nördlichen Teile von Finnland, Schweden und Norwegen erstrecken. Dieses Gebiet ist bekannt für seine schönen Landschaften, die von robusten Pflanzen dominiert werden, die in harten Wintern und kurzen Wachstumsperioden überleben können. Hier stehen die Pflanzengemeinschaften unter Druck durch steigende Temperaturen und sich verändernde Wetterbedingungen.

Die Auswirkungen des Klimawandels

Klimawandel ist wie ein schlechter Hausgast, der ständig deine Möbel umstellt. In der Tundra beeinflussen wärmere Temperaturen die Schneebedeckung und die Länge der Wachstumsperiode. Pflanzen, die früher in bestimmten Bedingungen gedeihen konnten, könnten in einem Überlebenskampf sein, indem sie sich mit neuen Pflanzen messen, die besser an die neuen Bedingungen angepasst sind.

Homogenisierung von Pflanzengemeinschaften

Ein grosser Trend, der in den letzten Jahren beobachtet wurde, ist die Homogenisierung von Pflanzengemeinschaften, was bedeutet, dass die verschiedenen Gebiete ähnlicher werden. Stell dir vor, jedes Restaurant in der Stadt würde dasselbe Gericht servieren; die einzigartigen Geschmäcker jedes Ortes würden verschwinden. In der Pflanzenwelt führt diese Homogenisierung oft zur Dominanz einiger Arten, während andere zurückgehen.

Wer übernimmt das Kommando?

Die Pflanzenart Empetrum nigrum, auch bekannt als Preiselbeere, hat ihre Präsenz in der Tundra vergrössert. Denk an E. nigrum wie an den Freund, der immer ungebeten zu deinen Partys auftaucht. Während sie an Dominanz gewinnt, kämpfen andere Arten, wie verschiedene Flechten und Gefässpflanzen, um ihren Platz.

Was ist mit anderen Pflanzen?

Obwohl Studien sich stark auf Gefässpflanzen konzentriert haben, gibt es eine bedeutende Anzahl von nicht-gefässlichen Pflanzen wie Moosen und Flechten, die ebenfalls eine wichtige Rolle im Ökosystem spielen. Diese Pflanzen sind wie die unbesungenen Helden der Pflanzenwelt, helfen bei der Nährstoffkreisläufe und der Bodenerhaltung, wurden aber nicht so genau untersucht.

Die Wichtigkeit von Bryophyten und Flechten

Bryophyten (Moose) und Flechten sind entscheidend für die Pflanzenvielfalt. Sie helfen bei der Bodenbildung und bieten Lebensraum für kleine Tiere. Doch während E. nigrum sich ausbreitet, stehen diese wichtigen Arten vor Herausforderungen. Ihr Rückgang kann das Gleichgewicht des gesamten Ökosystems stören und zu weniger angebotenen Dienstleistungen führen.

Veränderungen über die Zeit beobachten

Wissenschaftler haben über viele Jahrzehnte wiederholte Umfragen in diesen Regionen durchgeführt. Indem sie die gleichen Flächen überprüften, konnten die Forscher beobachten, wie sich die Pflanzengemeinschaften verändert haben. Diese wiederholten Beobachtungen sind entscheidend, um langfristige Trends zu verstehen, besonders angesichts des schnellen Klimawandels.

Datenanalyse

Die Forscher verwendeten statistische Modelle, um die Veränderungen in den Pflanzengemeinschaften anhand von Daten, die an mehreren Standorten gesammelt wurden, zu bewerten. Sie massen sowohl Alpha-Vielfalt (Reichtum und Gleichmässigkeit) als auch Beta-Vielfalt (die Unterschiede zwischen den Gemeinschaften). Sie wollten herausfinden, ob die Pflanzengemeinschaften im Laufe der Zeit ähnlicher oder unterschiedlicher werden.

Ergebnisse zur Beta-Vielfalt

Die Ergebnisse zeigten, dass die Beta-Vielfalt im gesamten Studiengebiet abgenommen hat. Das bedeutet, dass verschiedene Flächen, die früher einzigartige Pflanzengemeinschaften hatten, jetzt ähnlicher aussehen. Im Wesentlichen wird der lokale Charakter durch einen uniformen Ansatz in der Vegetation ersetzt.

Die Rolle der Umweltbedingungen

Es ist nicht einfach ein Freifahrtschein; Umweltbedingungen sind entscheidend dafür, welche Pflanzen gedeihen. Faktoren wie Luftfeuchtigkeit und Höhe können die Pflanzenarten stark beeinflussen. Verschiedene Gebiete wurden basierend auf diesen Umweltgradienten kategorisiert, was den Forschern half zu sehen, wie lokale Bedingungen Veränderungen in der Pflanzenvielfalt beeinflussen.

Dominanz bestimmter Arten

Während E. nigrum an Boden gewinnt, tendiert der Reichtum anderer Arten dazu, abzunehmen. Diese Zunahme einer Art kann zu einer verminderten Gesamtvielfalt und einem Rückgang der Funktionen führen, die Ökosysteme unterstützen können. Es ist wie das Verändern eines lebendigen, bunten Gemäldes in eine monochrome Skizze.

Die Auswirkungen auf die Funktionen des Ökosystems

Der Rückgang der Pflanzenvielfalt und die Dominanz einiger Arten haben Auswirkungen, die über das blosse Aussehen hinausgehen. Die Funktionen des Ökosystems, wie Nährstoffkreisläufe und Lebensraumangebot, leiden, wenn die Vielfalt abnimmt. Eine weniger vielfältige Pflanzengemeinschaft ist weniger widerstandsfähig gegen Störungen, einschliesslich der durch den Klimawandel oder menschlichen Einfluss.

Langfristige Trends

Langfristige Umfragen haben gezeigt, dass während einige Arten sich anpassen oder umziehen, andere abnehmen oder regional aussterben. Diese Verschiebungen verdeutlichen die Herausforderungen, die weiterhin bestehen werden, je mehr sich die Umweltbedingungen ändern. Das Gleichgewicht der Pflanzengemeinschaften ist empfindlich, und die aktuellen Trends deuten auf einen besorgniserregenden Weg zur weiteren Homogenisierung hin.

Artenspezifische Veränderungen

Nicht alle Arten sind von diesen Veränderungen gleich betroffen. Während E. nigrum gedeiht, erfahren andere Arten, einschliesslich Flechten und bestimmten Gefässpflanzen, Rückgänge. Die Überwachung dieser Veränderungen auf Artenebene kann Einblicke geben, wie Resilienz unter verschiedenen Pflanzenarten variiert.

Die Zukunft der Pflanzenvielfalt

Wenn wir in die Zukunft blicken, ist die fortgesetzte Überwachung der Pflanzengemeinschaften entscheidend. Veränderungen in der Pflanzenvielfalt können frühe Warnsignale über die Gesundheit der Ökosysteme liefern. Diese Trends zu verstehen hilft, Managementstrategien zu entwickeln, um einzigartige Lebensräume und die Dienstleistungen, die sie bieten, zu bewahren.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Pflanzengemeinschaften in der Fennoskandischen Tundra und den Heideflächen aufgrund der Klimaauswirkungen erheblich im Wandel sind. Die zunehmende Dominanz von Arten wie E. nigrum führt zu einer Homogenisierung, die die Biodiversität und die wesentlichen Funktionen der Ökosysteme beeinträchtigt. Fortgesetzte Forschung und Überwachung sind wichtig, um diese einzigartigen Regionen und ihre Pflanzenvielfalt zu schützen. Die Zukunft dieser schönen Landschaften steht auf der Kippe, also hoffen wir, dass die Pflanzen es schaffen, trotz der widrigen Umstände durchzuhalten und zu gedeihen.

Originalquelle

Titel: Long-term homogenization of vascular plant and lichen communities across Fennoscandian heathlands and tundra is connected to the expansion of an allelopathic dwarf shrub

Zusammenfassung: Boreal and tundra plant communities are expected to change in biodiversity due to increasing global change pressures such as climate warming. One long-term scenario is increasing compositional similarity, i.e., biotic homogenization, which has been relatively little studied in high-latitude plant communities. Here, we study how the composition and diversity of heathland and tundra plant communities have changed in northern Fennoscandia over several decades. In 2013-2023, we resurveyed 275 historic vegetation plots, originally surveyed in 1964-1975, with percentage covers for vascular plant, bryophyte and lichen species. We analyzed temporal changes in community composition and diversity across the study area and in different habitat types, biogeographic zones, and along the continentality-humidity gradient. We found a strong trend across the study area, with plant communities becoming more similar in composition over the decades. The observed homogenization was associated with compositional changes in vascular plant and lichen communities, and in particular with the encroachment of the evergreen dwarf shrub Empetrum nigrum. In comparison to vascular plants and lichens, the diversity of bryophytes generally remained more stable over time. Our findings suggest that Fennoscandian heathland and tundra vegetation is transforming towards a more homogenous evergreen dwarf shrub dominated system, which may threaten ecosystem multifunctionality. Our results highlight the importance of exploring biodiversity among different metrics and growth forms to understand the overall changes in heathland and tundra biodiversity.

Autoren: Tuija Maliniemi, Petteri Kiilunen, Kari Anne Bråthen, Jutta Kapfer, Torunn Bockelie Rosendal, John-Arvid Grytnes, Patrick Saccone, Risto Virtanen

Letzte Aktualisierung: Dec 28, 2024

Sprache: English

Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.630519

Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.27.630519.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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