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Gras oder Kräuter? Kleine Bodenorganismen entscheiden über die Zusammensetzung von Wiesen

11.08.2010
Wirbellose Tiere im Boden haben einen größeren Einfluss auf die Vegetation als bisher gedacht. Ihr Anteil entscheidet beispielsweise darüber, ob sich auf einer Wiese mehr Gräser oder mehr Kräuter ausbreiten.

Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Universitäten Jena und Potsdam zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). In einem Feldexperiment wurden dazu Bergwiesen im Frankenwald und im Thüringer Schiefergebirge fünf Jahre lang untersucht.

Dabei zeigte sich, dass die Aktivität pflanzenfressender Wirbelloser im Boden ein wichtiger Faktor ist, der die Pflanzenvielfalt der Wiesen erhöht. Die Pflanzenfresser im Boden hätten einen viel größeren Einfluss als die Pflanzenfresser über der Grasnarbe, schreiben die Forscher im Fachblatt Ecology.

Die Bedeutung von Insekten und Schnecken als Schädlinge in der Forst- und Landwirtschaft ist in den letzten Jahrhunderten intensiv erforscht worden. Vergleichsweise wenig Wissen gibt es dagegen über die Bedeutung dieser pflanzenfressenden Wirbellosen für natürliche Ökosysteme.

"Unsere Studie ist die erste, die auf Landschaftsebene zeigt, dass die Artenvielfalt der Pflanzen bestimmt, welche Auswirkungen wirbellose Pflanzenfresser auf das Ökosystem haben", erklärt Dr. Claudia Stein, die die Untersuchungen im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung durchgeführt hat. Mit Ihrem Experiment konnten die Ökologen zeigen, dass der Zusammenhang zwischen Biodiversität und dem Funktionieren von Ökosystemen durch sehr komplexe Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Organismengruppen im Nahrungsnetz bestimmt wird. So konnte eine frühere Studie aus dem Projekt zum Beispiel anhand des Gemeinen Grashüpfers (Chorthippus parallelus) zeigen, dass ein Rückgang der Vegetationsvielfalt sich auch auf solche weit verbreiteten Tierarten negativ auswirken kann.

Die jüngsten Studie zeigte außerdem, dass sich die Zusammensetzung der Wiesen durch die Fraßtätigkeit der pflanzenfressenden Wirbelosen im Boden veränderte, während die gesamte Biomasse im Durchschnitt ungefähr gleich blieb. "Die Fraßtätigkeit dieser kleinen unscheinbaren Tiere stellt einen wichtigen Faktor für die Artenvielfalt der Pflanzen auf den Wiesen dar. Dieses Ergebnis bestätigt theoretische Vorhersagen", ergänzt Steins Kollege Dr. Harald Auge.

Für das Experiment untersuchten die Forscher Bergwiesen im Frankenwald und im Thüringer Schiefergebirge in Höhen zwischen 500 und 870 Metern. Die Flächen liegen zwischen Tettau und Lobenstein – also auf beiden Seiten der ehemaligen innerdeutschen Grenze. Seit dem Mittelalter werden diese Wiesen für die Produktion von Heu genutzt. Aus über 70 Flächen wählten die Forscher 14 aus, deren Gras seit mindestens zehn Jahren zweimal jährlich gehauen wird, die aber nicht beweidet oder gedüngt werden. Anschließend wurde die vorhandene Vegetation auf den fünf mal fünf Meter großen Versuchsflächen genau registriert. Auf einen Teil der Versuchsflächen wurden dann Insekten- und Schneckengifte eingesetzt, die die Fressfeinde der Pflanzen im und oberhalb des Bodens beseitigten. Die Veränderungen in der Vegetation verglichen die Forscher fünf Jahre lang mit denen auf unbehandelten Versuchsflächen vor Ort. Die Anzahl der Pflanzenarten betrug am Ende zwischen 13 und 38 Arten pro Quadratmeter, die insgesamt zwischen 272 und 1125 Gramm Biomasse pro Jahr produzierten.

Schwankungen bei Temperatur und Niederschlag zwischen einzelnen Untersuchungsjahren verfälschen oft Kurzzeitstudien. "Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, Langzeituntersuchungen durchzuführen, denn hätten wir die Untersuchung nach einem oder zwei Jahren beenden müssen, dann wären wir zu völlig anderen Ergebnissen gekommen", betont Dr. Claudia Stein. Künftige Studien sollten sich daher stärker auch auf andere Funktionen von Ökosystemen konzentrieren, statt nur die Produktivität in Form der Biomasse über der Erde zu messen, schlussfolgern die Forscher. Ihre Untersuchung hat gezeigt: Das was über der Erde wächst, hängt entscheidend von dem ab, was unter der Erde passiert.

Tilo Arnhold

Die Vereinten Nationen haben 2010 zum Internationalen Jahr der Biologischen Vielfalt erklärt. Ziel ist es, dass Thema biologische Vielfalt mit seinen vielen Facetten stärker in das öffentliche Bewusstsein zu rücken. Mit seiner Expertise trägt das UFZ dazu bei, die Folgen und Ursachen des Biodiversitätsverlustes zu erforschen sowie Handlungsoptionen zu entwickeln.

Mehr dazu erfahren Sie unter:
http://www.ufz.de/index.php?de=16034 und http://www.ufz.de/data/ufz_spezial_april08_20080325_WEB8411.pdf

Die Biodiversitätsforschung in Deutschland ist auf zahlreiche Institutionen wie Hochschulen, außeruniversitäre Einrichtungen und Ressortforschung bis hin zu Naturschutzverbänden und Firmen verteilt. Das Netzwerk-Forum zur Biodiversitätsforschung, ein Projekt im Rahmen von DIVERSITAS-Deutschland, möchte der Forschungscommunity deshalb eine gemeinsame institutionsunabhängige Kommunikationsstruktur und -kultur anbieten.
Mehr dazu erfahren Sie unter:
http://www.biodiversity.de/
Weitere fachliche Informationen:
Dr. Harald Auge, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Tel. 0345-558-5309
http://www.ufz.de/index.php?de=1153
und
Dr. Claudia Stein, z.Z. University of Berkeley
http://nature.berkeley.edu/sudinglab/subpage1%20people.html
http://www.ufz.de/index.php?en=10025
oder über
Tilo Arnhold, UFZ-Pressestelle
Telefon: 0341-235-1635
E-mail: presse@ufz.de

Publikationen:
Stein, Claudia, Sybille B. Unsicker, Ansgar Kahmen, Markus Wagner, Volker Audorff, Harald Auge, Daniel Prati, and Wolfgang W. Weisser (2010): Impact of invertebrate herbivory in grasslands depends on plant species diversity. Ecology 91:1639-1650

http://dx.doi.org/10.1890/09-0600.1

Ecology: Driving Diversity Underground
Science (Volume 329, Number 5989, Issue of 16 July 2010)
http://www.sciencemag.org/content/vol329/issue5989/twil.dtl
Unsicker, Sybille B., Alexandra Franzke, Juliane Specht, Günter Köhler, Jeanine Linz, Carsten Renker, Claudia Stein, and Wolfgang W. Weisser (2009): Plant species richness in montane grasslands affects the fitness of a generalist grasshopper species. Ecology 91:1083-1091

http://dx.doi.org/10.1890/09-0402.1

Weiterführende Links:
DIVA-Projekt
http://www2.uni-jena.de/biologie/ecology/biolog/deutsch.htm
Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg 900 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.

http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie, Verkehr und Weltraum. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit fast 28.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 16 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

http://www.helmholtz.de

Doris Böhme | UFZ News
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=19799

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