Terrestriske økosystemers funktion er styret af tre hovedfaktorer

Økosystemer på Jordens jordoverflade understøtter flere funktioner og tjenester, der er kritiske for samfundet, som biomasseproduktion, vegetationens effektivitet ved at bruge sollys og vand, vandophobning og klimaregulering, og i sidste ende fødevaresikkerhed. Klima- og miljøændringer, såvel som menneskeskabte påvirkninger, truer konstant leveringen af ​​disse funktioner. For at forstå, hvordan terrestriske økosystemer vil reagere på denne trussel, det er afgørende at vide, hvilke funktioner der er væsentlige for at få en god repræsentation af økosystemernes samlede trivsel og funktion. Dette er især vanskeligt, da økosystemer er ret komplekse med hensyn til deres struktur og deres reaktioner på miljøændringer.

Et stort internationalt netværk af forskere, ledet af Dr. Mirco Migliavacca ved MPI BGC og iDiv i Tyskland, tacklede dette spørgsmål ved at kombinere flere datastrømme og metoder. Forskerne brugte miljødata fra globale netværk af økosystemstationer, kombineret med satellitobservationer, matematiske modeller, og statistiske og kausale opdagelsesmetoder. Resultatet er slående enkelt:"Vi var i stand til at identificere tre nøgleindikatorer, der giver os mulighed for at opsummere, hvordan økosystemer fungerer:den maksimale realiserede produktivitet, effektiviteten af ​​at bruge vand, og effektiviteten ved at bruge kulstof" siger undersøgelsens første forfatter Dr. Migliavacca.

Den maksimale produktivitetsindikator afspejler det givne økosystems kapacitet til at optage CO ₂ . Vandforbrugsindikatoren er en kombination af målinger, der repræsenterer økosystemets vandforbrugseffektivitet, som er det kulstof, der optages pr. mængde vand, der transpireres af planter. Kulstofforbrugseffektivitetsindikatoren afspejler et økosystems brug af kulstof, som repræsenterer det kulstof, der respireres i forhold til kulstof, der optages. De overraskende resultater fik holdet til at reflektere over, hvordan komplekse økosystemer i sidste ende drives af et lille sæt vigtige faktorer, ligesom det blev fundet, for eksempel, til bladfotosyntese baseret på en håndfuld bladtræk.

"Ved kun at bruge disse tre hovedfaktorer, vi kan forklare næsten 72 procent af variabiliteten inden for økosystemfunktioner, Migliavacca tilføjer. "Med vandforbrugseffektivitet er den anden vigtige faktor, vores resultater understreger vigtigheden af ​​vandtilgængelighed for økosystemernes ydeevne. Dette vil være afgørende for overvejelser om klimaændringer, " siger sidste forfatter Prof Dr. Markus Reichstein, direktør for afdelingen Biogeokemisk Integration ved MPI BGC og iDiv.

Forskerne inspicerede valutakurserne for kuldioxid, vanddamp, og energi på 203 overvågningsstationer rundt om i verden, der tilhører FLUXNET-netværket, et samarbejdsnetværk af flere forskerhold og feltwebsteder, der indsamler og deler deres data. De udvalgte lokaliteter dækker et stort udvalg af klimazoner og vegetationstyper. For hvert websted, de beregnede et sæt af økosystemernes funktionelle egenskaber, og omfattede yderligere beregninger af gennemsnitlige klima- og jordvandstilgængelighedsvariabler samt vegetationskarakteristika og satellitdata om vegetationsbiomasse.

De tre identificerede funktionelle indikatorer afhænger kritisk af vegetationens struktur, det er vegetationsgrønhed, kvælstofindhold i blade, vegetationshøjde, og biomasse. Dette resultat understreger vigtigheden af ​​økosystemstruktur, som kan formes af forstyrrelser og skovforvaltning i styring af økosystemfunktioner. På samme tid, vand- og kulstofforbrugseffektiviteten afhænger også kritisk af klimaet og til dels af tørhed, hvilket peger på klimaændringernes afgørende rolle for fremtidige økosystemers funktion. "Vores sonderende analyse tjener som et afgørende skridt i retning af at udvikle indikatorer for økosystemers funktion og økosystemers sundhed, opsummerer Reichstein, "føje til en omfattende vurdering af verdens økosystemers reaktion på klima- og miljøændringer."