PriOrity Effect Mechanisms: Priority-Effekte, deren Mechanismen und Entwicklung in zeitlicher Perspektive in Magerrasen trockener Standorte

Die Bedeutung der Geschichte in der Ökologie
Der zunehmende Biodiversitätsverlust veranlasst uns das Wissen über die Vorhersagbarket von Entwicklungen derart zu stärken, damit Biodiversität in natürlichen Systemen wiederhergestellt werden kann. Standardisierte Biodiversitätsexperimente zeigen, dass artenreiche Ökosysteme besser funktionieren als arten-arme. Die Folgefrage, in welchem Maße die Ergebnisse, resultierend aus „künstlichen“ Pflanzengemeinschaften, auch auf natürliche Ökosysteme übertragbar sind, wird aktuell kontrovers diskutiert. Jüngste Studien zeigen, dass die Entwicklungsgeschichte einer Gemeinschaft (sog. Priority-Effekte, verursacht durch zuerst angekommene Arten) nicht nur die Artenzusammensetzung, sondern auch die Ökosystemfunktionen beeinflussen. Priority-Effekte werden weit weniger erforscht als andere Assembly-Ansätze (z.B. funktionelle Merkmale, Phylogenetik), möglicherweise aufgrund der methodologischen Herausforderung bei der Berücksichtigung einer zeitlichen Perspektive. Doch ein besseres Verständnis, vor allem der Mechanismen von Priority-Effekten, ist unabdingbar, um die Vorhersagekraft für ein Management zum Erhalt der Diversität zu stärken.
Das Projekt verfolgt zwei zentrale Ziele: durch (1) eine neue Verknüpfung der Mechanismen von Priority-Effekten (Nischenbesetzung und -veränderung) mit Theorien der Koexistenz und (2) durch eine gleichzeitige Untersuchung des Einflusses der Witterungsverhältnisse auf Priority-Effekte (während der Etablierungsphase in Magerrasen) sollen zentrale Wissenslücken geschlossen werden. Unsere Kernhypothese ist, dass der Effekt der zuerst angesiedelten Arten auf das Gefüge von Pflanze-Boden-Mikrobiome unterschiedlich sein wird, je nach dem, zu welcher funktionellen Gruppe diese ersten Arten gehören. Dies wiederum beeinflusst das Wachstum der später eintreffenden Arten und führt zu Gemeinschaften, die in ihrer Struktur und Funktion verschieden sind. Zudem werden diese Entwicklungen durch die Witterungsverhältnisse in der Keimungsphase beeinflusst. Ein Feldexperiment, das die Reihenfolge in der Ankunft unterschiedlicher funktioneller Gruppen (Gräser, Leguminosen, Kräuter) manipuliert, ergänzt durch vier Sub-Experimente und ein Pflanzen-Bodenrückkopplungsexperiment im Gewächshaus sollen helfen, die Mechanismen der Priority-Effekte zu erkennen. Neuste Methoden der Wurzelforschung ermöglichen uns, nun die Wurzel-Nischenverteilung auf Artenebene (mit next-generation-sequencing Methoden) und auf Gemeinschaftsebene (Minirhizotrone) zu erforschen. Zusätzlich werden die Auswirkungen der experimentellen Manipulationen auf die Diversität der Boden-bakterien und Pilze, sowie des pflanzen-assozierten Microbioms durch molekulares Barcoding untersucht.
Der Mehrwert des Projektes liegt in der Integration unterschiedlichen ökologischen Wissens, um Entstehung, Dauer und Richtung von Priority-Effekten besser verstehen zu können. So ist es möglich, ein fundiertes Verständnis darüber zu bekommen, wie Pflanzenarten in Gemeinschaften langfristig koexistieren.