Die Natur besser verstehen – oder: Wie funktioniert ein Ökosystem?

Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Oldenburger Biodiversitätsexperten Prof. Dr. Helmut Hillebrand hat dieses Rätsel nun lösen können und beschreibt im renommierten Forschungsjournal „Nature“ den Zusammenhang zwischen Artenzahl und Produktivität neu – nämlich als wechselseitige Beziehung.

Gehen wir bei Nutzung und Schutz der Natur und ihrer Ressourcen bislang von zu stark vereinfachten Annahmen aus? Ein ökologisches Rätsel, das die Wissenschaft seit Jahrzehnten umtreibt, ist die Frage, wie die biologische Vielfalt und die Produktivität – also das Entstehen neuer Biomasse etwa über Pflanzenwachstum – genau zusammenhängen.

Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Oldenburger Biodiversitätsexperten Prof. Dr. Helmut Hillebrand hat dieses Rätsel nun lösen können und beschreibt im renommierten Forschungsjournal „Nature“ den Zusammenhang zwischen Artenzahl und Produktivität neu – nämlich als wechselseitige Beziehung.

Demnach greift die bisherige Betrachtungsweise zu kurz, die biologische Vielfalt entweder als Auslöser oder als Folge der Produktivität eines Ökosystems verstand. Die Wissenschaftler unter Ägide des US-Ökologen und Erstautoren Prof. Dr. James Grace entwickelten ein statistisches Modell, das diverse Einflussfaktoren wie etwa Bodenbeschaffenheit, Niederschlag oder Sonneneinstrahlung berücksichtigt – und auf diese Weise erkennen lässt, wie Artenvielfalt und Produktivität miteinander sowie mit anderen Faktoren zusammenhängen. Somit dürften differenziertere Vorhersagen auch zu der Frage möglich sein, wie sich menschliche Eingriffe in die Natur auswirken können.

Daten von mehr als 1100 Grasflächen auf fünf Kontinenten, die das Forscherteam in einem weltweiten Experiment mit denselben Methoden zusammengetragen und gemeinsam analysiert hatte, bilden die Grundlage des Modells. Gras- oder Weidelandschaften gehören zu den wichtigsten terrestrischen Ökosystemen und sind durchaus vielfältig:

So herrschen in der südamerikanischen Pampa oder der nordamerikanischen Prärie andere Bedingungen als etwa in der afrikanischen Savanne – oder der recht moorigen Grasfläche nahe Papenburg, deren Charakteristika der Oldenburger Forscher Hillebrand sieben Jahre lang für das Forschernetzwerk („Nutrient Network“) zusammentrug.

Über all diese unterschiedlichen Flächen hinweg können die Wissenschaftler nun Aussagen treffen, die generell für das Ökosystem Grasland gelten, und zwar unter den natürlichen Bedingungen im Freiland. „Nun werden Zusammenhänge sichtbar, deren Bedeutung wir bisher nur aus kontrollierten Experimenten kannten“, sagt Hillebrand.

Zum Beispiel lasse sich der Einfluss von Pflanzen-Biomasse auf Pflanzenvielfalt zeigen: Mehr Biomasse führt zu Schattenwurf, einer stärkeren Konkurrenz ums Sonnenlicht, der einige Arten nicht standhalten können. Auch der Einfluss von Niederschlag lasse sich beispielsweise quantifizieren.

Gleichzeitig belegten die Forscherinnen und Forscher, dass die Artenvielfalt die Produktivität des Graslandes erhöht. „Unter anderem zeigen wir, dass die Biodiversität eine zentrale Rolle in der Funktion des Ökosystems spielt“, so Ko-Autor Hillebrand.

Die bisherigen Ansätze seien der Komplexität der ökologischen Realität oft nicht gerecht geworden: „Sie machten allenfalls Muster sichtbar und ignorierten die Mechanismen“, sagt Hillebrand, der am Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) die Arbeitsgruppe Planktologie leitet.

Er möchte nun gemeinsam mit anderen Forschern das Modell auf aquatische Ökosysteme übertragen und analysieren, wie stark und welche Mechanismen in natürlichen Lebensräumen unter der Wasseroberfläche wirken.

Nature-Paper:
Integrative modelling reveals mechanisms linking productivity and plant species richness, doi: 10.1038/nature16524

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature16524.html