Bild: Pexels.com
Forskningsprojekt som finansieras av Vetenskapsrådet.
En central fråga inom ekologi är sambandet mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner, till exempel hur antalet arter påverkar ekosystemens produktivitet och stabilitet. Frågan är viktig för att förstå livet på jorden och hur mänskligt orsakade förändringar påverkar ekosystem. I projektet ska vi genomföra den första teoretiska undersökningen av samband mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner i samhällen som uppstått till följd av evolutionära processen längs heterogena landskap.
Den mest kända slutsatsen från studier av sambandet mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner, som stöds av ett flertal experiment, är att produktivitet ökar med mångfalden av växter. Det första experimentet som visade på detta samband genomfördes på små åkrar i Minnesota, USA, som såddes med olika antal växtarter som valdes slumpmässigt från de växter som naturligt förekom i närområdet. Produktiviteten visade sig öka med antalet växtarter medan mängden kväve i jorden – den för växterna begränsade näringen – minskade. Detta talade för att växtsamhällen med större växtrikedom bättre använder begränsade resurser. Till idag har över 100 experiment och över 250 fältstudier stött detta samband.
Medan det empiriska stödet för sambandet mellan artrikedom och produktivitet är tydligt behöver inte detta innebära att ekosystem med större artrikedom nödvändigtvis är mer produktiva. De experiment som utförts har vanligtvis undersökt effekten av slumpmässigt sammansatta samhällen under relativt korta tidsperioden. Dessa samhällen har även fått upprättas på konstgjord väg, genom att man regelbundet rensat från ogräs och andra invasiva arter. Det samband man har sett behöver därför inte gälla mellan olika områden på jorden, som skiljer sig åt både i miljömässiga förhållanden och i evolutionär historia. I själva verket ser man också ofta andra samband i fältstudier över stora geografiska områden, vanligtvis att produktivitet först ökar med artrikedom för att sedan minska. I en känd översiktsartikel som sampublicerades av ett stort antal forskare föreslogs ett sätt att förena dessa olika perspektiv genom att se dem som två sidor av samma mynt. Detta skulle dock kräva att vi utvecklar en teori för hur biologisk mångfald uppkommer och upprätthålls på olika delar av jorden.
Sambandet mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner har även i ett mindre antal fall undersökts med hjälp av dynamiska modeller. En känd modell med arter som konkurrerar om två resurser har visat sig kunna återskapa sambanden mellan biologisk mångfald och produktivitet som man såg i experimentet på åkrar i Minnesota, USA. I denna modell antas att resurser finns i olika mängd i olika delar av rummet. Det finns goda skäl att tro från denna och andra studier att rumslig heterogenitet är avgörande för uppkomsten och upprätthållandet av biologisk mångfald. De modeller som använts hittills för att studera samband mellan biologisk mångfald och ekosystem funktioner har dock haft flera begränsningar. De har inte omfattat ekologiska gradienter eller mer realistisk rumslig struktur. Särskilt viktigt är att modellerna än så länge bara inkluderat ekologiska processer trots att evolutionära processer är av avgörande betydelse för uppkomst av biologisk mångfald.
I det här projektet avser vi genomföra den första teoretiska undersökningen av samband mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner i samhällen som uppstått till följd av evolutionära processen längs heterogena landskap. Vår studie kommer att tydliggöra hur miljömässiga och ekologiska faktorer bidrar till biologisk mångfald och hur de påverkar ekosystemfunktioner.
Det föreslagna arbetet bygger på ett tidigare anslag till oss från Vetenskapsrådet (2015-03917 till Åke Brännström med Sebastian Diehl som medsökande). Vi tror att våra förväntade framsteg kommer att visa sig viktiga för att utveckla en syntetisk teori för samband mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktioner.
