Dürre und Beweidung in semi-ariden Gebieten: Überprüfung eines neuen merkmalsbasierten Konzepts

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Bettina M.J. Engelbrecht, seit 6/2021; Professorin Dr. Katja Tielbörger
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319233647

Die Zunahme von Dürre und Landnutzung gehören, insbesondere in semiariden Gebieten, zu den wichtigsten Treibern des globalen Wandels. Semiarides Weideland wird als sehr empfindlich gegenüber globalem Wandel eingestuft. Gleichzeitig bietet es wichtige ökosystemare Dienstleistungen. Bisher wurde angenommen, dass die Resistenz von Pflanzen gegenüber Dürre und Beweidung konvergiert (Generalized Grazing Model), und somit Arten/Gemeinschaften in trockenen Gebieten sowohl trockenheits- als auch beweidungsresistant seien. Neuere Studien in semiariden Gebieten, die von winterannuellen Pflanzen dominiert werden, stellen die Allgemeingültigkeit dieses Modells in Frage.Wir haben ein neues merkmalbasiertes Konzept entwickelt, das die Diskrepanzen auflösen kann: Winterannuelle Pflanzen haben eine grundsätzlich andere Strategie Trockenheit zu bewältigen als ausdauernde Arten. Sie vermeiden Dürre, indem sie die lange Sommertrockenheit in der Samenbank überdauern. Mit dieser deutlich abweichenden Strategie sind grundlegende Unterschiede in den funktionellen Merkmalen der Pflanzen verbunden. Außerdem sollte es - selbst innerhalb von Winterannuellen - eine weite Bandbreite von funktionellen Merkmalen geben. Wir stellen die Hypothese auf, dass es einen 'trade-off' zwischen funktionellen Merkmalen, die der Strategie der Vermeidung von Dürre zugrunde liegen ("fast traits"), und Merkmalen für Toleranz von Beweidung ("slow traits") gibt. Dieser trade-off hat zur Folge, dass fuer winterannuelle Arten und Gemeinschaften Beweidung in trockenen Gebieten einen stärkeren negativen Einfluss hat, während in feuchteren Gebieten Dürre stärkere Auswirkungen hat.Um das Konzept zu überprüfen, verwenden wir einen starken Niederschlagsgradienten im östlichen Mittelmeerraum als Modellsystem. Wir werden für 40 Arten, deren Verbreitung entlang des Niederschlagsgradienten bekannt ist, mehr als 30 physiologische, morphologische und 'life-history' Merkmale erfassen, die mit Dürre- und/oder Beweidungsresistenz zusammen hängen. Wir werden diese Merkmale direkt mit Daten zu Überleben und Abundanz der Arten in langfristigen in situ Dürre- und Beweidungsexperimenten verknüpfen. Mit diesem Ansatz können die wichtigsten Merkmale, die einer Dürre- und Beweidungsresistenz zugrunde liegen, quantifiziert und ihre Beziehungen zueinander evaluiert werden (Konvergenz vs. trade-off ). Unsere Studie wird (1) zum ersten Mal umfassend funktionelle Merkmale von winterannuellen Pflanzen auf Gemeinschaftsebene untersuchen, und (2) explizit funktionelle Merkmale, Reaktionen auf Ebene der Gesamtpflanze, langfristige Reaktionen der Pflanzengemeinschaften und Verbreitungsmuster verbinden. Sie wird damit eine wichtige Lücke in den Grundlagen der merkmalsbasierten Pflanzenökologie schliessen. Das vorgeschlagene Projekt hat das Potenzial, unser Verständnis der Wechselwirkungen von Dürre und Beweidung zu transformieren, und Verhersagen für Folgen des globalen Wandels wesentlich zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Leonor Alvarez-Cansino, Ph.D., von 10/2019 bis 5/2021