Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bestimmt die Vielfalt der Ressourcen die Artenvielfalt?

25.08.2016

Das Pflanzenwachstum auf einer Wiese ist abhängig von der Verfügbarkeit mehrerer Nährstoffe gleichzeitig. Und: Die zunehmende Beschattung durch das vermehrte Wachstum der Pflanzen nach einer Düngung erklärt nicht vollständig den damit einhergehenden Verlust an Artenvielfalt. Das sind die zwei wichtigsten Ergebnisse einer internationalen Studie, an der auch Leipziger und Hallenser Forscher beteiligt waren. Die Wissenschaftler relativieren damit zwei etablierte Lehrsätze der Pflanzenökologie, die jeweils nur einzelne Faktoren in den Vordergrund stellen und damit die Vielfalt in realen Systemen nicht hinreichend erklären. Veröffentlicht sind die Ergebnisse jetzt im Fachjournal NATURE.

Alle Pflanzen einer Wiese nutzen für ihre Ernährung die gleichen wenigen Hauptnährstoff-Elemente, zum Beispiel Stickstoff, Phosphor, Kalium oder Calcium – und konkurrieren darum. Ein internationales Forscherteam hat nun die Mengen dieser an einem Ort zu einer bestimmten Zeit vorhandenen Nährstoffe und weitere Ressourcen, die Pflanzen für ihr Wachstum brauchen, mit der Artenvielfalt auf solchen Wiesen in Beziehung gesetzt.


Eine Wissenschaftlerin bringt Nährstoffe auf einer Versuchsfläche des Nutrient Network in Australien (Yarramundi) aus, um die Auswirkungen auf die biologische Vielfalt zu testen.

Raul Ochoa Hueso


Ein Wissenschaftler ermittelt auf einer NutNet-Versuchsfläche in den USA (Boulder Colorado) die Anzahl verschiedener Arten innerhalb eines Quadratmeters.

Brett Melbourne

„Das Ergebnis unserer Untersuchungen zeigt deutlich, dass die Pflanzenvielfalt – zumindest auf einem Teil der Flächen – mit traditionellen Erkenntnissen der Ökologie nicht erklärt werden kann“, sagt Prof. Stan Harpole, Hauptautor der NATURE-Publikation. Er ist Wissenschaftler am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und in gemeinsamer Berufung Professor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg sowie Arbeitsgruppenleiter am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig.

„Es ist nicht jeweils ein einzelner Faktor, der über das Auftreten einer Art an einem bestimmten Ort entscheidet. Vielmehr bestimmt eine Zusammensetzung aus zahlreichen Faktoren, die miteinander in komplexer Weise interagieren, welche Artenvielfalt sich an einem Standort ausprägt.“

Harpole ist einer der Initiatoren des 2005 gegründeten internationalen Forschungsnetzwerks NutNet (Nutrient Network), das die experimentelle Basis für die jetzt in NATURE publizierte Forschungsarbeit liefert. Den mehr als 100 an NutNet beteiligten Wissenschaftlern geht es darum, auf natürlichen Grasflächen in den verschiedensten Klima- und Vegetationszonen die Vielfalt der vorhandenen Pflanzenarten zu bestimmen. Sie versorgen dabei einzelne Parzellen mit zusätzlichen Nährstoffen – entweder einzeln oder kombiniert – und erfassen, wie sich die Zusammensetzung der Pflanzengesellschaften ändert.

Deutsche NutNet-Standorte befinden sich in Bad Lauchstädt (UFZ-Feldversuchsstation), in Papenburg (Feldstation der Universität Oldenburg) und in Remderoda (Feldstation der Friedrich-Schiller-Universität Jena).

Zwei etablierte Lehrsätze der Pflanzenökologie relativiert

Der erste Lehrsatz – das aus dem 19. Jh. stammende Gesetz vom Minimum – besagt, dass das Wachstum einer Pflanzenart durch die im Verhältnis knappste Ressource eingeschränkt wird. Die Pflanze, die einen knappen Nährstoff an einem bestimmten Standort am effizientesten nutzen kann, hat einen Konkurrenzvorteil.

Da neben den wenigen relevanten Nährstoffen nur Licht- und Wasser das Wachstum begrenzen, dürfte es laut dieser Theorie auch nur entsprechend wenige Arten geben, die auf einer Grasfläche koexistieren können. Stan Harpole und seine Kollegen vom NutNet-Projekt fanden auf ihren Versuchsparzellen jedoch bis zu 30 verschiedene Arten innerhalb eines Quadratmeters.

Der zweite Lehrsatz, der im Diversitätskontext offenbar nur beschränkte Gültigkeit besitzt, befasst sich mit den Auswirkungen der Düngung auf die Artenvielfalt. Er besagt, dass das Pflanzenwachstum auf einer Wiese nach Düngung zunimmt, dadurch weniger Licht in die unteren Pflanzenschichten gelangt und in der Folge diejenigen Arten verschwinden, die die stärkere Beschattung nicht tolerieren können. Diese herkömmliche Denkweise beschreibt eine eindimensionale Wechselbeziehung zwischen Nährstoffmenge im Boden und Lichteinfall in der Vegetation.

Die Experimente der NutNet-Forscher zeigen aber nun, dass die Düngung auf einem Drittel der 45 untersuchten Flächen nicht zu vermehrtem Pflanzenwachstum und damit verbundener stärkerer Beschattung führt. Trotzdem nahm die Diversität auf diesen Flächen im Laufe der drei bis acht Untersuchungsjahre ab. Neben vermehrter Tätigkeit von Pflanzenfressern müssen hier noch andere, bislang nicht untersuchte Effekte wirksam geworden sein.

Multidimensional statt eindimensional denken

Für die Autoren der Studie sind diese Ergebnisse ein klarer Hinweis darauf, dass nicht ein einzelner Faktor den Grad der Biodiversität zu einer bestimmten Zeit an einem Ort limitiert, sondern eine Kombinationen aus verschiedenen Faktoren bzw. Nährstoffen. Die Wirkzusammenhänge sind multidimensional – mehrere Faktoren limitieren das Wachstum gleichzeitig und bestimmen darüber, wie viele Arten an einem Standort eine ökologische Nische finden.

„Meine Botschaft ist: Wir müssen multidimensional denken, wenn wir die Auswirkungen des globalen Wandels verstehen und vorhersagen wollen, da diese ebenfalls multidimensional sind (Stickstoffdeposition, Temperaturanstieg, Dürreperioden, Epidemien usw.). Es ist die Vielfalt der Ressourcen, die die Vielfalt der Arten an einem Standort bestimmt“, sagt Harpole abschließend.

Publikation:
Addition of multiple limiting resources reduces grassland diversity. W. Stanley Harpole et al. Nature 2016, doi: 10.1038/nature19324
http://dx.doi.org/10.1038/nature19324

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stan Harpole
UFZ-Department und iDiv-Arbeitsgruppe “Physiologische Diversität“
Telefon: +49 341 9733171 oder +49 341 973-3152
e-Mail: stan.harpole@ufz.de
http://www.ufz.de/index.php?de=34230

Weiterführende Links:
Nutrient Network: A global Research Cooperative: http://www.nutnet.org

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=32/2016

Susanne Hufe | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie
23.01.2018 | Uniklinik Köln

nachricht Lebensrettende Mikrobläschen
23.01.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics