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Testing soil macrodetritivore diversity effects on litter decomposition and plant performance under global warming

English title Testing soil macrodetritivore diversity effects on litter decomposition and plant performance under global warming
Applicant Moretti Marco
Number 170200
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Swiss Federal Research Inst. WSL Direktion
Institution of higher education Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research - WSL
Main discipline Environmental Research
Start/End 01.04.2017 - 30.09.2020
Approved amount 327'448.00
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Keywords (9)

Soil macrodetritivores; Plant performance; Non-additive effects; Leaf litter decomposition; Herbivory; Temperature change; Functional diversity; Nutrient cycling; Biodiversity and ecosystem functioning

Lay Summary (German)

Lead
Frühere Forschungen haben häufig eine positive Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen aufgezeigt. Die Art und Weise wie verschiedene Aspekte der biologischen Vielfalt Ökosystemprozesse beeinflussen, werden jedoch debattiert.
Lay summary

Lead

Frühere Forschungen haben häufig eine positive Beziehung zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen aufgezeigt. Die Art und Weise wie verschiedene Aspekte der biologischen Vielfalt Ökosystemprozesse beeinflussen, werden jedoch debattiert. 

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Das Projekt fokussiert auf die relative Bedeutung der funktionellen und taxonomischen Komponenten der Biodiversität von Zersetzern, den Streuabbau, den Nährstoffkreislauf und die Produktivität von Pflanzen. Ich erwarte, dass 1) beide Komponenten der Biodiversität den Streuabbu beeinflussen und 2) der Streuabbau beeinflusst die Pflanzenvitalität, die Reaktion der Pflanzen gegen Herbivore, so wie die anschliessende Nährstoffkreislauf, und 3) die beobachteten Wirkungen durch Klimawandel beeinflusst werden. Um diese Hypothesen zu testen, werde ich Mikrokosmexperimenten durchführen, in denen ich sowohl die funktionelle Aspekte von neun Arten von Bodenarthropoden (Asseln, Regenwürmen, Schnecke) manipulieren werde. Unterschiedliche Artenkombinationen werden einer Mischung aus Eichen und Eschen-Blättern gehalten und zwei Temperaturen (15 °C und 25 °C) ausgesetzt. Dann soll die Wirkung der verschiedenen Artenzusammensetzungen auf multiple Ökosystemfunktionen gemessen werden (siehe Punkt 2).

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Das Projekt wird wichtige Grundlagen für das funktions-basierte Management von Ökosystemleistung liefern und damit einen Beitrag für die langfristige Erhaltung der biologischen Vielfalt und der Ökosystemleistungen leisten.

Keywords

Biodiversität und Ökosystemprozesse; Boden Makrodetritivoren; Litterzersetzung; Nährstoffkreislauf; Funktionelle Diversität; Pflanzenvitalität; Herbivorie.

Direct link to Lay Summary Last update: 25.03.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
154416 Strategies for Better Gardens: integrated analysis of soil quality, biodiversity and social value of urban gardens 01.01.2015 Sinergia

Abstract

The current anthropogenically and climate-driven decline of biodiversity worldwide has prompted the need to understand its impact on multiple key ecosystem functions such as litter decomposition, nutrient cycling, and plant performance. Some decades of work have indeed highlighted a positive relationship between species diversity and several ecosystem functions; however, to date, the degree to which both taxonomic and/or functional aspects of biodiversity affect multiple ecosystem processes is still debated. The present project aims at comprehensively disentangle the interralated role of functional and taxonomic diversity on litter decomposition, nutrient cycling, and plant performance. Specifically, it is hypothesized that 1) variation in both taxonomic and functional components of soil macrodetritivore diversity drives variation in litter decomposition and nutrient cycling, 2) the macrodetritivore diversity-driven changes in litter decomposition influence plant performance, plant-herbivore interaction, and subsequent nutrient recycling, and 3) the effects of macrodetritivore diversity changes on decomposition and nutrient cycling is affected by climate warming. In order to test these hypotheses, I will implement a multi-step research plan based on a series of greenhouse microcosm experiments in which I will use a novel framework to factorially manipulate both the functional identity (i.e., community-weighted mean CWM), and functional diversity (FD) of nine species of soil macrodetritivores (three species of isopods, gastropods, and earthworms, respectively) with contrasting functional traits (e.g. biomass, mobility, water loss rate, feeding habit, and life history). All detritivore communities will be feeding on a mixture of two species of plants (Quercus robur and Fraxinus excelsior, with low and high decomposability, respectively) at two temperature conditions (15 °C and 25 °C). This will allow measurement of Q10 values of different ecosystem processes, i.e., their sensitivity to an increase in temperature of 10°C.The effect of different macrodetritivores communities on ecosystem functioning will be measured (i) via changes in soil nutrient composition, subsequent plant germination rate and performance of Q. robur and F. excelsior,when plants are challenged by herbivores, and ultimately, (ii) via changes in how soil-legacy effect on plant trait variation affects nutrient re-cycling. Assessing cascade effects of soil macrodetritivore diversity on litter decomposition and plant performance under temperature change is novel and challenging. Given the current scenario of increasing biodiversity loss and changes in community composition worldwide, it is essential to better understand the consequences of non-random species loss and, in this way, improve our mechanistic knowledge of the effects that changes in biodiversity components can have on multiple ecosystem functions. Overall, the present project will significantly contribute to the debate regarding the relationships between biodiversity and ecosystem functioning under global change. And its broader impacts can provide valuable scientific support for more effective long-term biodiversity and ecosystem conservation, while paving the road for a more functionally focused management of ecosystem services.
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