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Bunte Wiese, vitaler Boden

12.04.2013
Bisher war der Einfluss einer artenreichen Pflanzenwelt auf das Leben im Boden umstritten.

Doch ein internationales Forscherteam um Prof. Nico Eisenhauer von der Universität Jena hat nun beobachtet, dass eine wenig artenreiche Pflanzenwelt die Vitalität und Produktivität des Bodens beeinträchtigt – auf steigende Kohlendioxid- oder Stickstoffkonzentrationen reagieren die Bodenorganismen hingegen kaum, schreiben die Forscher im Fachmagazin „PNAS“.

Wenn vom Klimawandel die Rede ist, dann geht es meistens um erhöhte Kohlendioxid- und Stickstoffgehalte. Denn beide verursachen weitreichende Umweltveränderungen: Die steigende Konzentration des Treibhausgases in der Atmosphäre verstärkt die Erwärmung der Erde; die zunehmende Freisetzung von Stickstoff durch Überdüngung hat vor allem Auswirkungen auf die Biodiversität, also die Vielfalt an Pflanzen- und Tierarten.

Bisher waren sich Wissenschaftler einig, dass das Artensterben die oberirdischen Ökosysteme empfindlich stört. Forscher um Prof. Dr. Nico Eisenhauer von der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben nun herausgefunden, dass bei einem Rückgang an Pflanzenarten auch die Dichte und die Diversität des unterirdischen Lebens schwindet. Das Erstaunliche ist: Die Bodenorganismen reagieren auf Veränderungen der Pflanzenvielfalt, jedoch kaum auf steigende Kohlendioxid- und Stickstoffkonzentrationen, schreiben die Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „PNAS“ (DOI: 10.1073/pnas.1217382110).

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler Bodenproben von über 200 Versuchsflächen des BioCON-Experiments im US-Bundesstaat Minnesota untersucht. Bereits in den 1990er Jahren haben dort Forscher mehrere zwei mal zwei Meter große Parzellen angelegt und darauf Pflanzengemeinschaften mit einer, vier oder neun Gras- und Kräuterarten angesät. Einige der Versuchsflächen haben die Forscher zudem mit Kohlendioxid und Stickstoff „gedüngt“.

Nico Eisenhauer und seine Kollegen haben für die jetzt veröffentlichte Studie vor allem das Leben im Boden näher unter die Lupe genommen. „Viele der Lebewesen im Boden sind winzig und mit bloßem Auge nicht zu erkennen, doch sie steuern wichtige Ökosystemprozesse, etwa den Abbau von Schadstoffen oder die Zersetzung des organischen Materials“, erklärt Prof. Eisenhauer. Er und sein Team haben nun entdeckt, dass Umweltveränderungen über der Erde die Vitalität und Produktivität des Bodens beeinflussen: „Bei geringer Pflanzendiversität stehen die Organismen unter stärkerem Stress und auch die Dichte und die Diversität der Bodenorganismen nehmen deutlich ab“, erläutert Eisenhauer. Hingegen reagieren die Bodenorganismen nur geringfügig auf erhöhte Kohlendioxid- oder Stickstoffkonzentrationen.

Bisher war der Einfluss der Pflanzendiversität auf das Leben im Boden umstritten; frühere Studien berichten nur von einem schwachen Effekt. „Der entscheidende Unterschied ist, dass die meisten Experimente nicht länger als drei Jahre liefen, das BioCON-Experiment hingegen schon seit etwa fünfzehn Jahren“, betont Prof. Eisenhauer, der Erstautor der neuen Publikation ist. Bis sich im Boden repräsentative Lebensgemeinschaften bilden, dauere es einige Jahre. „Der Effekt einer artenreichen Pflanzenwelt auf die Bodenorganismen tritt daher erst nach längerer Versuchszeit auf“, so der Jenaer Ökologe.

Die dahintersteckenden Mechanismen und Prozesse können die Forscher noch nicht vollständig entschlüsseln. Deswegen wollen Nico Eisenhauer und seine Kollegen nun ihre Ergebnisse mit anderen Langzeitexperimenten – wie etwa dem Jena-Experiment – vergleichen. Zudem wollen die Wissenschaftler auf diese Weise prüfen, ob die Beobachtungen in Minnesota nur für die dortigen Gegebenheiten gelten oder ob sich ein generelles Muster offenbart.

Die neue Studie macht jedoch bereits jetzt deutlich: Nicht nur Kohlendioxid und Stickstoff sind wichtige Umweltfaktoren und verdienen die öffentliche Aufmerksamkeit. Nico Eisenhauer ist überzeugt: „Die Bedeutung einer artenreichen Pflanzenwelt ist nicht zu unterschätzen und muss noch stärker in den politischen Fokus rücken“, so der Wissenschaftler von der Universität Jena.

Original-Publikation:
Eisenhauer N et al.: Plant diversity effects on soil food webs are stronger than those of elevated CO2 and N deposition in a long-term grassland experiment. PNAS 2013, DOI: 10.1073/pnas.1217382110

Kontakt:
Prof. Dr. Nico Eisenhauer
Institut für Ökologie der Universität Jena
Dornburger Straße 159, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949410
E-Mail nico.eisenhauer[at]uni-jena.de

Claudia Hilbert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

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