Biologisk mångfald mer än bara antalet arter

Ett stort och kontroversiellt forskningsområde inom ekologin under de senaste tio–femton åren handlar om den biologiska mångfaldens betydelse för ekosystemens funktioner.

Ekosystemfunktion avser den effektivitet med vilken ett ekosystem processar näringsämnen och energi, producerar biomassa och bryter ner detritus (dött organiskt material) och föroreningar, och slutligen levererar ekosystemtjänster som är viktiga för mänskligheten. Ekosystemets funktion kan kvantifieras genom att mäta ekosystemprocesshastigheter, till exempel plantors tillväxt eller andelen nedbrutna löv. Den viktigaste frågan för denna forskning är: kommer förlusten av arter att minska ekosystemets funktioner? Eller för att uttrycka det annorlunda: behövs det femton arter av lövätanderyggradslösa djur för att löven ska brytas ned på ett effektivt sätt, eller skulle det gå lika bra med bara två eller tre? Dessa frågor är viktiga, med tanke på den nuvarande omfattningen av antalet arter som försvinner globalt.

– Forskning på området biologisk mångfald kontra ekosystemens funktion har varit kontroversiell av ett par anledningar. För det första kommer många av forskningsresultaten kring sambandet mellan biologisk mångfald och ekosystemfunktion från artificiella experimentella förutsättningar, och för det andra tycks många av effekterna av biodiversitet på funktionerna vara beroende av sammanhanget. Ibland kan en förlust av arter orsaka en förlust av funktion, i andra fall inte. Faktum är, att trots mer än femton års forskning är vi fortfarande inte tillräckligt säkra för att vilja uttala oss om hur viktig den biologiska mångfalden är för ekosystemens funktion, säger SLU-forskaren Brendan McKie.

McKie deltar i en studie som nu publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature. Studien genomfördes som en del av European Science Foundation-projektet BioCycle, med finansiering för den svenska delen från Vetenskapsrådet.

– Vi undersökte i en fältstudie hur variation i mångfalden av löv (som i sig återspeglar mångfalden av växter i en skog) påverkar ekosystemets nedbrytningsprocess. Nedbrytningen av löv genom mikrober och ryggradslösa djur frigör energi och näringsämnen som andra organismer kan utnyttja, och som utgör grunden för näringsnätet i skogsekosystem, och är en viktig länk i kol- och näringskedjorna, säger Brendan McKie.

Studien är unik, dels för att den genomförts i både skog och vattendrag samtidigt, dels för att den genomförs i fem vegetationsområden: subarktiskt (Abisko), borealt (Krycklan i Västerbotten), tempererat (Nederländerna), mediterrant (södra Frankrike) och tropiskt (Franska Guyana). Således ges möjlighet att ta itu med de brister som nämns ovan – de artificiella experimenten och beroendet av sammanhanget.

De viktigaste resultaten är:
· I alla fem vegetationsområdena och i både skog och vattendrag, gav ökad biologisk mångfald av löv ökade kol- och kväveförlust, eller med andra ord, kol- och kväveutbytet från lövresterna gick snabbare när mångfalden av löv var större.
Begreppet mångfald handlar här mer om funktionstyper snarare än artmångfald. Dessa processer gick fortare i lövavfall som innehöll både kvävefixerande arter, som gråal, vintergröna arter som lingon och skvattram, snabbt nedbrutna lövträd som rönn och hägg och långsamt nedbrutna lövträd som asp och glasbjörk. Det är alltså en större mångfald av egenskaper hos arterna som är viktiga snarare än en större mångfald av arter i sig.
· I alla vegetationsområden och båda ekosystemen, accelererade kol- och framför allt kvävecyklerna när kvävefixare förekom tillsammans med snabb nedbrutna lövträd, till exempel gråal tillsammans med rönn eller hägg), uppenbarligen på grund av att mikrober överför kväve från kvävefixerande arter till snabbnedbrytande arter, vilket då påskyndar nedbrytning av hela lövmassan.
· Studien visar också tydligt att stora organismer, som löper större risk att utrotas än mindre organismer, är av avgörande betydelse för nedbrytningsprocessen.

Det viktigaste budskapet är att en mångfald av trädarter som lämnar lövavfall till i skogsmarker kommer att påskynda nedbrytningen, och tillhörande kol- och kväveöverföring, men effekten beror mer på mångfalden av artens specifika egenskaper än på mängden art er i sig. Så kan arter som producerar starkt kontrasterande avfall, exempelvis löv från al, glasbjörk, lingon och rönn, tillsammans förväntas ge en accelererad nedbrytning, inte minst eftersom kväve verkar överföras från den kväverika gråalen till arter som hägg och rönn, vilket snabbar på den sammanlagda nedbrytningen. Och så också det motsatta förhållandet: avfall innehållande mer likartade löv, till exempel från asp, glasbjörk och vårtbjörk, kan tillsammans inte leda till accelererad nedbrytning av avfall på marken eller i vatten.

I ett svenskt sammanhang skulle dessa resultat peka på vikten av att upprätthålla en hög funktionell mångfald bland både trädslag och marklevande arter i brukad skog för att underlätta en effektivare överföring av kol och näringsämnen i både vattendrag och i säger Brendan McKie.

– Vi har i denna studie inte tittat på barrträdsarter, av praktiska skäl – barr sköljs lättare bort – så slutsatserna bör kanske tillämpas litet försiktigare i Sverige, säger McKie.