Die Untersuchung der Koexistenz von Baumarten ist von entscheidender Bedeutung, um die Zusammensetzung von Waldgemeinschaften zu verstehen. In diesem Zusammenhang passen Bäume ihre Eigenschaften als Reaktion auf die Interaktionen mit anderen Bäumen und insbesondere aufgrund der Konkurrenz um Ressourcen an. Darüber hinaus sind die Vielfalt und Assoziationen von Mykorrhiza-Pilzen ebenfalls wichtige Faktoren für das Funktionieren von Waldökosystemen, ihre Rolle als Treiber für intraspezifische Merkmalsvariation wurde jedoch bislang selten untersucht. In unserer Studie haben wir die intraspezifische Merkmalsvariation von Bäumen als Reaktion auf die Baum- und Mykorrhiza-Pilzvielfalt analysiert.

In einem Baumdiversitätsexperiment in Mitteldeutschland haben wir 3.200 Blätter von 640 Bäumen von 10 einheimischen Laubbaumarten untersucht. Das Diversitätsexperiment basiert auf der Kombination von Gradienten der Baumartenzahl und Mykorrhiza-Assoziationen. Um große Mengen an Blattproben zu verarbeiten, haben wir Spektraldaten auf Blattebene erfasst und mithilfe von Deep Learning Werte für fünf Blattmerkmale aus dem Spektrum der Blattökonomie (leaf economics spectrum‘) vorhergesagt: spezifische Blattfläche, Blatttrockenmassegehalt, Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis, Kohlenstoff- und Phosphorgehalt. Für jeden Baum haben wir den Mittelwert für jedes Merkmal sowie für alle Merkmale gemeinsam zwei Indizes für funktionelle Diversität basierend auf den Werten der einzelnen Blätter berechnet (‚functional richness‘und ‚functional dispersion‘zur Quantifizierung der Größe des Merkmalsraums und der Verteilung der einzelnen Werte darin). Zuletzt verwendeten wir sequenzierungsbasierte Daten, um die Vielfalt der mit den Bäumen assoziierten Mykorrhizapilze zu beurteilen.

Wir fanden heraus, dass der Reichtum an Baumarten und Mykorrhizapilzen einen Einfluss auf verschiedene funktionelle Blattmerkmale hatte. Insbesondere wirkte sich der Baumartenreichtum positiv auf die spezifische Blattfläche und negativ auf die beiden Indizes für funktionelle Vielfalt aus, was zeigte, dass die phänotypische Diversität innerhalb der Baumkrone (intraindividuelle Diversität) mit dem Baumartenreichtum abnahm. Darüber hinaus nahm das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis der Blätter mit zunehmendem arbuskulären Mykorrhizapilzreichtum sowohl bei arbuskulären als auch bei Ektomykorrhiza-Baumarten ab. Wir fanden keine Unterschiede zwischen arbuskulären und Ektomykorrhizabäumen hinsichtlich ihrer Lage innerhalb des Spektrums der Blattökonomie.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Bäume ihre Strategie als Reaktion auf die lokale Baumvielfalt ändern, nicht nur durch Verschiebung der Merkmalswerte, sondern auch durch intraindividuelle Veränderung der Variabilität. Darüber hinaus scheint eine höhere Diversität der Mykorrhiza-Pilze nicht zu einer höheren Komplementarität zu führen, sondern Baum- und Mykorrhiza-Pilze beeinflussen stattdessen unterschiedliche Aspekte der Blattmerkmalsvariation