Waldbrände werden weltweit immer häufiger und intensiver. Während sie es sind ökologisch wichtig, sie können zu Veränderungen in der Artenzusammensetzung und in funktionellen Merkmalen (z. B. spezifische Blattfläche) führen, die einen Kaskadeneffekt auf das Ökosystem haben können.
Dr. Rachel Mitchell von der Northern Arizona University und Kollegen von der Duke University untersuchten die Auswirkungen von Brandregimen auf langblättrige Kiefern (Pinus palustris) entlang eines Tiefland-Hochland-Gefälles. Das fanden die Forscher heraus Blattmerkmale veränderten mehr als die Artenzusammensetzung für jährlich verbrannte Pflanzen und veränderten die Struktur des Ökosystems. Dr. Rachel Mitchell und Justin Wright waren zuvor Teil eines Projekts, das dies gezeigt hat Die üblicherweise gemessene Messung der spezifischen Blattfläche ist kein geeigneter Indikator für Pflanzenreaktionen auf Düngemittel.
Mitchell und Kollegen legten zwischen 105 und 2011 2014 experimentelle Parzellen rund um die North Carolina Sandhills an. Der Wald wurde in der Vergangenheit alle drei Jahre niedergebrannt und bestand aus langblättrigen Kiefern und Drahtgras (Aristida stricta). Drei brennende Regimenter bestanden aus jährlicher Verbrennung, Kontrolle (Verbrennung alle drei Jahre) und Brandbekämpfung. Die Parzellen wurden entlang eines Ökotons positioniert, wo die Pflanzenzusammensetzung von gras- zu strauchdominierten Gemeinschaften überging.
Die Wissenschaftler ordneten jedes Jahr alle Arten nach relativer Häufigkeit innerhalb jeder Parzelle und sammelten zufällig fünf Blätter pro Pflanze, um die spezifische Blattfläche und den Gehalt an Blatttrockenmasse zu messen. Die Änderungen in der Merkmalsausprägung wurden als gemeinschaftsgewichtete Mittelwerte (CWMs) berechnet, die den Beitrag des Merkmalswerts einer Art summieren, gewichtet mit ihrer relativen Häufigkeit in der Gemeinschaft. Der Artenumsatz, die relative Häufigkeit der Arten und die Merkmalsvariabilität wurden mit statistischen Modellen verglichen.
Nach vier Jahren bewegte sich der Ökoton fast 5 m nach oben, wenn Brände unterdrückt wurden, bewegte sich jedoch um 2.5 m nach unten in Richtung des Flachlandes, wenn die Parzellen jährlich niedergebrannt wurden. Die Blätter wurden immer größer, wenn Brände unterdrückt wurden, aber das Blattwachstum war konservativ, wenn Brände häufig waren. Der Gehalt an Blatttrockenmasse stieg auch bei jährlich verbrannten Pflanzen, was ihre Entflammbarkeit verringern könnte. Die Änderungen des Artenumsatzes und der relativen Häufigkeit waren geringer als die Merkmalsverschiebungen.
„[Unsere Ergebnisse zusammengenommen zeigen, dass in diesem feuerangepassten System ITV [intraspezifische Merkmalsvariation] die primäre Art und Weise ist, wie die Blattmerkmale der Arten auf Änderungen in Störungsregimen reagieren, zumindest kurzfristig.“ Mitchell und Kollegen schrieben.
„Während es einige Hinweise auf strukturelle (Strauch- vs. Grasdominanz) Verschiebungen in der Pflanzengemeinschaft gab (dh die Höhe des Ökotons verschob sich signifikant als Reaktion auf die Anzahl der Brände), fanden wir auch, dass sich das Ausmaß der Veränderung änderte in der Gemeindezusammensetzung als Reaktion auf die Anzahl der Brände war nur marginal signifikant“, erklärten Mitchell und Kollegen.
Diese Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die Blattmerkmale feuerangepasster Kiefern mit der Häufigkeit von Bränden ändern und Ökotone dynamische Verschiebungen erfahren könnten. Zukünftige Forschung sollte sich darauf konzentrieren, wie genau sich Pflanzeneigenschaften aufgrund von Bränden verändern und wie sich diese auf das größere Ökosystem auswirken.
