Biodiversität – Grünland als Modellökosystem

Ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Großforschungsprojekt zur Bedeutung von Biodiversität für die Stoffkreisläufe in Ökosystemen läuft derzeit an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena.

In einem Projekt wird der „Schwarze Nachtschatten“ (Solanum nigrum L.) als Modellpflanze zur Untersuchung der Abwehrbereitschaft gegenüber Fraßfeinden genutzt. Die Pflanze ist nahe verwandt mit Kartoffel und Tomate und wird von einer Reihe pflanzenfressender Insekten befallen. Nach dem Insektenbefall wird im Schwarzen Nachtschatten die Bildung von Abwehrstoffen hervorgerufen, die giftig oder zumindest wachstumshemmend auf die Fraßfeinde wirken. Die Forschenden interessiert der Zusammenhang zwischen Biodiversität und Abwehrbereitschaft. Das heißt, wie beeinflussen die Anzahl und die Vielfalt der umgebenden Pflanzenarten diese Abwehrreaktion. In ersten Experimenten zeigte sich, dass die Bildung von Abwehrstoffen mit zunehmender Konkurrenz durch umgebende andere Pflanzenarten abnahm. Eine Ursache dafür könnte sein, dass die Pflanze insgesamt mehr Energie in ihr Wachstum – jedoch auf Kosten der Produktion von Abwehrstoffen – investieren muss, um sich in der jeweiligen Umgebung erfolgreich zu behaupten.

Wie Artenvielfalt das Wurzelwachstum von Pflanzen beeinflusst, ist eine der Fragestellungen eines anderen Einzelprojektes. Betrachtet werden dabei Wurzeleigenschaften, die Einfluss auf den Humusgehalt oder die Auswaschung von Nährstoffen aus dem Boden haben. Dazu gehören die Durchwurzelungstiefe, die Menge an Wurzeln oder deren Absterberate. Dazu werden Bodenproben genommen und die darin enthaltenen Wurzeln mit einem Scanner erfasst und analysiert. Auf die bislang gemessene Menge an Wurzeln in den oberen 30 Zentimetern des Bodens haben vor allem Grasarten einen positiven, die alleinige Anzahl an Pflanzenarten keinen Einfluss.

Untersucht wird auch der Einfluss von Insekten auf Grünland. Die ersten Ergebnisse auf der Versuchsfläche, die erst 2002 angelegt wurde, zeigen, dass sich die Insektengemeinschaft in den Grünlandparzellen recht schnell etabliert. Die Anzahl der Insektenarten und deren Häufigkeit ist dabei von der Artenvielfalt der Pflanzen in einer Parzelle abhängig. Schmetterlingsblütler und Gräser haben dabei eine besondere Bedeutung für das Vorkommen verschiedener Insekten und Spinnentiere. Erste Ergebnisse weisen auch darauf hin, dass der Einfluss pflanzenfressender Insekten auf die Heuernte im Grünland geringer zu sein scheint als bisher angenommen. Obwohl einzelne Pflanzen oft bis zu einem Zehntel ihrer Masse durch Fraß verlieren, können die Pflanzengemeinschaften dies ausgleichen.

Themen weiterer Projekte sind unter anderem die Wechselwirkungen zwischen Pflanzenvielfalt und Regenwürmern sowie anderen Bodentieren, der Einfluss von Artenvielfalt auf pflanzenökophysiologische und biogeochemische Prozesse im Grasland sowie der Nährstoffkreislauf im Boden und der Wasserhaushalt im Grünland. Der Informationsdienst Wissenschaft informierte in einer Pressemitteilung der Friedrich-Schiller-Universität ausführlich über die Ergebnisse dieser und weiterer Projekte.