Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Düngung durch Bio-Invasoren bedroht nährstoffarme Ökosysteme

13.03.2012
Biologinnen der Universität Bielefeld entwickeln eine neue Methode, um den Einfluss eingeschleppter Pflanzen auf Ökosysteme zu messen

Bio-Invasoren sind eingeschleppte Pflanzen oder Tiere, die sich in einem Ökosystem ausbreiten und es dadurch aus dem Gleichgewicht bringen und seine natürlichen Funktionen stören können. In einem gemeinsamen Projekt mit der Universität Lissabon haben Biologinnen der Universität Bielefeld um die Juniorprofessorin Dr. Christiane Werner eine Methode entwickelt, mit der sie messen können, welchen Einfluss solche Eindringlinge auf das Ökosystem haben, in dem sie sich vermehren.

Sie untersuchen, ob heimische Pflanzen in der Nachbarschaft von Bio-Invasoren sich von dem Stickstoff ernähren, den die Eindringlinge einbringen. Dies haben die Biologinnen am Beispiel der aus Australien stammenden Gold-Akazie erforscht, die sich seit einigen Jahren im Mittelmeerraum ausbreitet. Ihr Ergebnis: Der Eindringling stört dortige Ökosysteme nicht nur durch sein übermäßiges Wachstum, sondern auch dadurch, dass er den Boden in seinem Umkreis mit Stickstoff aufdüngt. Ihre Methode stellen die Wissenschaftlerinnen am heutigen Dienstag (13. März) in der renommierten Fachzeitschrift „Ecology Letters“ vor.

Die meisten Pflanzen können Stickstoff nur aus dem Boden aufnehmen. Die Gold-Akazie (Acacia longifolia) hingegen ist mit Hilfe von Knöllchenbakterien fähig, Stickstoff aus der Luft zu gewinnen. Die Akazie hat dadurch den Vorteil, dass sie auch auf stickstoffarmen Böden gut wächst - zum Beispiel auf Dünen an der portugiesischen Küste in Troia, deren Pflanzenwelt jetzt von dem Forschungsteam der Universität Bielefeld untersucht wurde. Auf einigen der dortigen Dünen ist die ortsfremde Akazie bereits massiv vorgedrungen. Die Folge: Sie verdrängt andere Pflanzen, indem sie ihnen Nährstoffe und das wenige Regenwasser nimmt. Auch schirmen ihre Blätter und Zweige kleinere Pflanzen vom Sonnenlicht ab. Die Biologinnen Professorin Dr. Christiane Werner und ihr Team - Katherine G. Rascher, Christine Hellmann und Cristina Máguas - wollten nun wissen, ob der schädliche Einfluss der Akazien noch weiter reicht.

Die Akazien geben beträchtliche Mengen des aus der Luft stammenden Stickstoffs an den Boden ab, wenn ihre Blätter verrotten. Eine zentrale Frage, die die Forscherinnen beschäftigte: Wird dieser zusätzliche Stickstoff von einheimischen Pflanzen in der Nachbarschaft verwertet? Das hätte zur Folge, dass die zusätzlichen Nährstoffe das Wachstum einheimischer Pflanzen antreiben. Das klingt zunächst positiv, hat jedoch problematische Folgen für die Artenvielfalt in dem Dünensystem. Denn: „Dünen sind empfindliche Ökosysteme, die auf langsames Wachstum und nachhaltige Ressourcennutzung angewiesen sind“, sagt Christiane Werner. Wachsen die Pflanzen schneller als üblich, dann verbrauchen sie auch mehr Wasser. Der Boden wird trockener und nur robuste Pflanzen wie die eingeschleppte Gold-Akazie können sich noch halten.

Um zu prüfen, ob der „Luft-Stickstoff“ über die Akazie auch an andere Pflanzen gelangt, die sich nur von „Boden-Stickstoff“ ernähren, haben die Forscherinnen eine Besonderheit von Stickstoff genutzt. Das Stickstoff-Atom hat normalerweise sieben Protonen und ebenso viele Neutronen, also insgesamt 14 Kernteilchen. Es gibt aber auch natürlich vorkommende Stickstoff-Atome mit einem zusätzlichen Neutron, also mit insgesamt 15 Kernteilchen, die „schweren“ Stickstoff-Isotope. Ihre Konzentration in der Luft ist höher als im Boden der portugiesischen Dünen. Wenn nun eine Pflanzenart Stickstoff aus der Luft bindet und wenn benachbarte Pflanzen diesen zusätzlichen Stickstoff aufnehmen, dann muss in deren Blättern auch eine höhere Konzentration des schweren Stickstoff-Isotops stecken.

Das Forschungsteam hat nun bewiesen, dass die Strauchpflanze Weiße Krähenbeere (Corema album), die an der portugiesischen Küste heimisch ist, besonders viel von dem Stickstoff aufnimmt, den zuvor die Gold-Akazie aus der Luft gewonnen hat. „Die Wirkung der eingeschleppten Akazie auf diese Strauchpflanzen ist beträchtlich“, sagt Christiane Werner. Ihr Team hatte in einem Dünenabschnitt Blattproben genommen und die dazugehörigen Pflanzen kartographiert. Mit einem Massenspektrometer analysierten die Forscherinnen, wie hoch der Anteil der schweren Stickstoff-Isotope in den Proben ist. Die Ergebnisse wurden mit den Karteneinzeichnungen abgeglichen. „Dabei kam heraus, dass die Akazien den Stickstoffhaushalt und das Wachstum der einheimischen Pflanzen sogar im Umkreis von bis zu acht Metern beeinflussen“, sagt Christiane Werner. "Obwohl die Akazie auf weniger als einem Fünftel der untersuchten Fläche präsent ist, verändert sie knapp zwei Drittel des dortigen Ökosystems."

Die Ergebnisse der Studie sind laut der Biologin wichtig, um zu verstehen, wie Bio-Invasoren wie die australische Gold-Akazie es schaffen, sich in neuen Ökosystemen auszubreiten und einheimische Arten zu verdrängen: In diesem Fall trägt die Aufdüngung ihrer Umgebung zum großen Erfolg der Akazie bei.

"Isoscaping" nennt sich die Methode, die die Biologinnen angewendet haben. Gewöhnlich wird die Methode genutzt, um durch die Ermittlung des Isotopenverhältnisses in einem Stoff – etwa Gestein oder Pflanzenreste – herauszufinden, aus welcher Landschaft (englisch: landscape) dieses Material stammt. Das Bielefelder Forschungsteam hat das Verfahren nun erstmals auf die Ebene einer Pflanzengemeinschaft übertragen. Christiane Werner berichtet, dass sich die neue Methode nicht nur eignet, um den Einfluss von eingeschleppten Pflanzen zu messen. Sie könne in Zukunft zum Beispiel genutzt werden, um die Wirkung von Abwasser aus Fabriken oder Dünger aus der Landwirtschaft auf Ökosysteme zu untersuchen.

Originalveröffentlichung:
Community scale 15N isoscapes: tracing the spatial impact of an exotic N2-fixing invader. Katherine G. Rascher, Christine Hellmann, Cristina Máguas, Christiane Werner. 13. März 2012, Ecology Letters, http://dx.doi.org/10.1111/j.1461-0248.2012.01761.x, Impact Factor 15.2
Kontakt:
Juniorprofessorin Dr. Christiane Werner, Universität Bielefeld
Fakultät für Biologie/ Experimentelle Ökologie und Ökosystembiologie
Telefon: 0521 106-5574
E-Mail: c.werner@uni-bielefeld.de

Jörg Heeren | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bielefeld.de/biologie/Oekosystembiologie/doc/oeko13.html
http://dx.doi.org/10.1111/j.1461-0248.2012.01761.x

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Tausende Holztäfelchen simulieren Plastikmüll
23.02.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

nachricht Mehr wärmeliebende Tiere und Pflanzen durch Klimawandel
20.02.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Forscher ahmen molekulares Gedränge nach

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen Bedingungen nun erstmals in künstlichen Vesikeln naturgetreu simulieren. Die Erkenntnisse helfen der Weiterentwicklung von Nanoreaktoren und künstlichen Organellen, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Small».

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen...

Im Focus: Researchers Imitate Molecular Crowding in Cells

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to simulate these confined natural conditions in artificial vesicles for the first time. As reported in the academic journal Small, the results are offering better insight into the development of nanoreactors and artificial organelles.

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to...

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CeBIT 2017: Automatisiertes Fahren: Sicheres Navigieren im Baustellenbereich

01.03.2017 | CeBIT 2017

Hybrid-Speicher mit Marktpotenzial: Batterie-Produktion goes Industrie 4.0

01.03.2017 | Energie und Elektrotechnik