Artenvielfalt und funktionelle Diversität im Regenwald – Forschungen zur Ressourcennutzung von Ameisen

In den tropischen Regionen der Erde sind in den letzten Jahrzehnten weiträumige Regenwaldgebiete gerodet worden. Auf vielen Flächen sind mittlerweile neue Wälder nachgewachsen, die sog. „Sekundärwälder“. Diese unterscheiden sich auffällig von den ursprünglichen Regenwäldern, nicht zuletzt durch eine geringere Artenvielfalt in der Tier- und Pflanzenwelt. Wie wirkt sich die verminderte Biodiversität auf die ökologischen Funktionen der Waldgebiete aus? Sind die Sekundärwälder genauso wie die früheren Regenwälder noch in der Lage, beispielsweise für die Reinhaltung der Luft oder für die Produktion von Trinkwasser zu sorgen?

In einem Punkt ist sich die Forschung einig: Falls eine verminderte Artenvielfalt nachteilige Folgen für die ökosystemaren Leistungen des Waldes hat, dann ist der Grund dafür in dem Umstand zu suchen, dass zusammen mit der Artenvielfalt auch die funktionelle Diversität in der Tier- und Pflanzenwelt sinkt. Denn jede Tier- und Pflanzenart, die in einem Wald oder einem anderen Ökosystem beheimatet ist, trägt auf ihre Weise zum Funktionieren des gesamten Ökosystems bei; beispielsweise durch ihr Ernährungs- und ihr Fortpflanzungsverhalten. Vom Verschwinden einer einzelnen Tier- oder Pflanzenart ist das Ökosystem als Ganzes daher umso stärker betroffen, je spezifischer der Einfluss der einzelnen Art auf das Gesamtsystem ist; d.h. je weniger deren ökologische Funktion durch Individuen anderer Arten ausgeglichen werden kann.

Der Zusammenhang zwischen der Vielfalt der Arten und ihrer funktionellen Diversität ist, was die meisten Ökosysteme betrifft, in der Forschung bisher nur wenig dokumentiert. Forscher der Universitäten Bayreuth und Marburg haben aber jetzt an einem konkreten Beispiel die Annahme belegen können, dass eine geringere Vielfalt der Arten mit einer verminderten funktionellen Diversität einhergeht. Über ihre Ergebnisse berichten Professor Gerhard Gebauer (Bayreuth) und Professor Roland Brandl mit seinem Mitarbeiter Dr. Jochen Bihn (Marburg) in der Zeitschrift „Ecology“. Die Forschungsarbeiten sind Teil des internationalen Verbundprojekts SOLOBIOMA, das der Biodiversität in tropischen Regenwäldern an der Atlantikküste Südamerikas gewidmet ist und u.a. vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird.

Forschungsarbeiten zur Ressourcennutzung von 100 Ameisenarten:
Von morphologischen Messungen bis zum Isotopenlabor
Im Naturreservat Rio Cachoeira, einem Regenwaldgebiet an der Atlantikküste Brasiliens, haben die Wissenschaftler aus Marburg und Bayreuth rund 100 verschiedene Ameisenarten systematisch untersucht. Sie wollten herausfinden, wie sich deren Funktionen innerhalb des Ökosystems Regenwald unterscheiden. Im Mittelpunkt stand dabei der Aspekt der Ressourcennutzung („resource use“), also insbesondere Umfang und Art der Ernährung. Wichtige Hinweise darauf liefern zunächst einige morphologische Eigenschaften, wie etwa die Größe der Augen im Verhältnis zur Größe des Kopfes. Ausgewählte Exemplare jeder Ameisenart wurden daher sorgfältig vermessen, die Ergebnisse mit bereits bekannten Daten über das Ernährungsverhalten korreliert.

Als besonders aufschlussreich erwiesen sich darüber hinaus die Untersuchungen, die von Gebauer und seinen Mitarbeitern im Labor für Isotopen-Biochemie der Universität Bayreuth durchgeführt wurden. Sie haben ausgewählte Individuen jeder Ameisenart einer isotopenchemischen Untersuchung unterzogen und dabei geprüft, in welchem Verhältnis verschiedene Stickstoff-Isotope (15N-Isotope und 14N-Isotope) in ihren Organismen vorkommen. So konnten sie wichtige Hinweise auf die „trophische Position“ der jeweiligen Ameisenart gewinnen; d.h. sie konnten ermitteln, zu welchen Anteilen sich die Art mit Stoffen tierischer oder pflanzlicher Herkunft ernährt und welche biochemischen Prozesse dabei durchlaufen werden.

Artspezifische ökologische Funktionen:
Konsequenzen für das Ökosystem Regenwald
Die Ergebnisse, die das Forscherteam aus Bayreuth und Marburg in seinem Beitrag für „Ecology“ vorstellt, weisen alle in die gleiche Richtung: Die rund 100 untersuchten Ameisenarten lassen sich hinsichtlich ihrer Ressourcennutzung klar voneinander unterscheiden. Dies spricht für eine ausgeprägte funktionelle Diversität, d.h. für die Annahme, dass jede Ameisenart innerhalb des Ökosystems Regenwald eine spezifische Funktion hat, die eine andere Ameisenart nicht oder nicht in gleicher Weise erfüllen kann. Die Forschungsergebnisse stützen daher eindeutig die Hypothese, dass ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Artenvielfalt und funktioneller Diversität besteht. Sie legen den Schluss nahe, dass Sekundärwälder im Vergleich mit den ursprünglichen tropischen Regenwäldern nicht nur eine geringere Biodiversität aufweisen, sondern dadurch auch in ihren ökosystemaren Funktionen geschwächt sind.
Titelaufnahme:
Jochen H. Bihn, Gerhard Gebauer, Roland Brandl:
Loss of functional diversity of ant assemblages in secundary tropical forests,
in: Ecology (2010), 91, S. 782-792.
DOI-Bookmark: 10.1890/08-1276.1
Kontaktadresse für weitere Informationen:
Prof. Dr. Gerhard Gebauer
Leiter des Labors für Isotopen-Biogeochemie
Universität Bayreuth
95440 Bayreuth
Telefon: +49 (0) 921 / 55-2060
E-Mail: gerhard.gebauer@uni-bayreuth.de