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Reference Category Journals
DOI / URL link
Title (Primary) A trait-based experimental approach to understand the mechanisms underlying biodiversity–ecosystem functioning relationships
Author Ebeling, A.; Pompe, S.; Baade, J.; Eisenhauer, N.; Hillebrand, H.; Proulx, R.; Roscher, C.; Schmid, B.; Wirth, C.; Weisser, W.W.;
Journal Basic and Applied Ecology
Year 2014
Department BZF;
Volume 15
Issue 3
Language englisch;
POF III (all) T11;
Keywords Functional diversity; Species richness; Plant traits; Jena Experiment; Selection effect; Complementarity effect; Redundancy; Plant shoot biomass
UFZ wide themes RU1;
Abstract Plant functional characteristics may drive plant species richness effects on ecosystem processes. Consequently, the focus of biodiversity–ecosystem functioning (BEF) experiments has expanded from the manipulation of plant species richness to manipulating functional trait composition. Involving ecophysiological plant traits in the experimental design might allow for a better understanding of how species loss alters ecosystem processes. Here we provide the theoretical background, design and first results of the ‘Trait-Based Biodiversity Experiment’ (TBE), established in 2010 that directly manipulates the trait composition of experimental plant communities.Analysis of six plant traits related to resource acquisition and use were analyzed using principal component analysis of 60 grassland species. The resulting two main axes describe gradients in functional similarity, and were used as the basis for designing plant communities with different functional and species diversity levels. Using such an approach allowed us to manipulate different levels of complementarity in spatial and temporal plant resource acquisition. In contrast to previous biodiversity experiments, the TBE is designed according to more realistic scenarios of non-random species loss along orthogonal axes of species trait dissimilarities. This allows us to tease apart the relative importance of selection and complementarity effects on multiple ecosystem processes, and to mechanistically study the consequences of plant community simplification.

Zusammenfassung

Es wird angenommen, dass funktionelle Pflanzenmerkmale verantwortlich sind für beobachtete Effekte von Pflanzendiversität auf Ökosystemfunktionen, wodurch sich der Fokus der Biodiversitätsforschung von der Betrachtung der Effekte von Pflanzenartenzahlen hin zu der Betrachtung von Pflanzenmerkmalen in einer Gemeinschaft erweitert hat. Die Berücksichtigung von funktionellen Pflanzenmerkmalen hilft möglichweise zu verstehen, wie der Verlust von Arten Ökosystemprozesse beeinflusst. Unseres Wissens wurde jedoch die funktionelle Ähnlichkeit verschiedener Pflanzenarten zueinander noch nie als Grundlage für ein Grasland-Biodiversitätsexperiment genutzt.

Wir präsentieren den theoretischen Hintergrund, das experimentelle Design und erste Ergebnisse eines sogenannten ‚Trait-Based Biodiversity Experiments’ (TBE), welches 2010 im Rahmen des Jena Experimentes etabliert wurde und bei welchem direkt die funktionelle Diversität von Pflanzeneigenschaften manipuliert wurde.

Mithilfe einer Hauptkomponentenanalyse wurden sechs Pflanzenmerkmale von 60 Graslandarten analysiert, die bedeutend für Ressourcenaufnahme und -nutzung sind. Dabei bildeten die Pflanzenarten, die entlang zweier unabhängiger Achsen angeordnet waren, Gradienten in ihrer funktionellen Ähnlichkeit, die als Basis für das Design des TBE dienten. Auf neu angelegten Versuchsflächen etablierten wir Pflanzengemeinschaften mit unterschiedlicher Pflanzenartenzahl, die sich in ihrer räumlichen und zeitlichen funktionellen Komplementarität unterscheiden. Das neuartige Design des TBE erlaubt es uns in Zukunft den relativen Einfluss von Selektions- und Komplementaritätseffekten auf Ökosystemprozesse zu bestimmen und ermöglicht die mechanistische Erforschung der Konsequenzen von vereinfachten Lebensgemeinschaften.

ID 14922
Persistent UFZ Identifier https://www.ufz.de/index.php?en=20939&ufzPublicationIdentifier=14922
Ebeling, A., Pompe, S., Baade, J., Eisenhauer, N., Hillebrand, H., Proulx, R., Roscher, C., Schmid, B., Wirth, C., Weisser, W.W. (2014):
A trait-based experimental approach to understand the mechanisms underlying biodiversity–ecosystem functioning relationships
Basic Appl. Ecol. 15 (3), 229 - 240