Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Flexible Räuber halten Ökosysteme im Gleichgewicht

07.08.2009
Forscher finden universelle Regeln für die Stabilität von Nahrungsketten

Wissenschaftler aus Deutschland, Österreich und den USA haben mithilfe von Computersimulationen fundamentale Gesetzmäßigkeiten aufgedeckt, die die Stabilität von Ökosystemen mitbestimmen.

Nahrungsnetze sind demnach stabiler, wenn Raubtierarten an der Spitze der Nahrungskette sich von verschiedenen Beutetieren ernähren und Beutearten in der Mitte der Nahrungskette vielen Räubern ausgesetzt sind. Die Berechnungen haben zudem ergeben, dass kleine Ökosysteme anderen Regeln gehorchen als große: Unterschiede in der Stärke von Räuber-Beute Beziehungen fördern die Stabilität kleiner Netze, destabilisieren aber große Nahrungsnetze.

Lebensgemeinschaften auf der Erde bilden miteinander verwobene Nahrungsketten, in denen die einzelnen Tiere und Pflanzen sowohl Beute als auch Räuber sein können. Mögliche Nahrungsnetze unterscheiden sich nicht nur darin, welche Tier- und Pflanzenarten sie umfassen, sie sind auch unterschiedlich stabil: In der Natur sind die meisten Nahrungsnetze stabil, d.h. die Wechselbeziehungen zwischen den Arten bleiben über lange Zeit konstant.

Komplexe Systeme, wie z. B. Nahrungsnetze, stellen die Wissenschaft noch immer vor große Herausforderungen. Sie können einerseits durch Beobachtung von natürlichen Lebensräumen, andererseits durch Computersimulationen untersucht werden. Um solche Systeme am Computer simulieren zu können, müssen Forscher ihre Modelle oft stark vereinfachen und die Zahl der Einflussfaktoren möglichst klein halten. Die Simulationen sind trotzdem sehr rechenintensiv und Ihre Aussagekraft ist oftmals begrenzt.

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden, Deutschland, haben deshalb eine neue Methode entwickelt, mit der sich der Einfluss unzähliger Einflussfaktoren auf komplexe Systeme effizient untersuchen lässt. "Mithilfe so genannter Generalisierter Modelle berechnen wir, ob ein gegebenes Nahrungsnetz prinzipiell stabil sein kann, d.h., ob die beteiligten Arten langfristig zusammenleben können", sagt Thilo Gross vom Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme. Komplexe Ökosysteme lassen sich damit unter nahezu allen erdenklichen Bedingungen nachstellen und untersuchen. Thilo Gross: "So können wir abschätzen, welche Parameter Ökosysteme stabil halten und welche sie aus dem Gleichgewicht bringen." Die Modelle eignen sich nicht nur zur Simulation von Ökosystemen, auch andere komplexe Systeme wie der menschliche Stoffwechsel oder die Steuerung von Genen können damit untersucht werden.

Generalisten stabilisieren, Spezialisten destabilisieren

Zusammen mit Kollegen vom Internationalen Institut für angewandte Systemanalyse (IIASA) in Laxenburg, Österreich, und der Princeton Universität in den USA ist es den Forschern mit ihrem innovativen Modellierungsansatz gelungen, gleich mehrere universelle Gesetzmäßigkeiten im Verhalten von Ökosystemen zu entdecken. "Große Raubtiere stabilisieren Lebensgemeinschaften, wenn sie sich von vielen verschiedenen Arten von Beutetieren ernähren. Gleichzeitig sind Ökosysteme stabiler, wenn Beutetiere in der Mitte der Nahrungskette mehreren Raubtierarten Nahrung liefern", erklärt Ulf Dieckmann vom IIASA.

Die Wissenschaftler haben darüber hinaus zusätzliche stabilisierende und destabilisierende Faktoren identifiziert. Ist das Nahrungsnetz eines Ökosystems besonders eng geknüpft, macht dies das System instabiler. Auch wenn die Bedrohung durch Raubtiere stark von der Dichte der Räuber abhängt, kann sich dies destabilisierend auswirken. Dagegen sind Nahrungsnetze eher im Gleichgewicht, wenn der Beutefang stark von der Dichte der Beutetiere abhängt.

Unterschiede zwischen kleinen und großen Systemen

Ein weiterer wichtiger Befund ist, dass sich Nahrungsnetze, die nur aus wenigen Arten bestehen, qualitativ anders verhalten als Netze mit vielen Arten. "Kleine Ökosysteme funktionieren offenbar nach anderen Regeln als große", betont Ulf Dieckmann. Systeme mit wenig Arten sind stabiler, wenn es zwischen manchen Arten sehr starke, zwischen anderen Arten aber nur schwache Beziehungen gibt. Bei Netzen, die aus vielen Arten bestehen, ist dies offenbar genau umgekehrt. Extrem starke oder schwache Räuber-Beute Beziehungen sollten demzufolge in der Natur umso seltener sein, je größer die Nahrungsnetze sind.

[HR]

Originalveröffentlichung:

Thilo Gross, Lars Rudolf, Simon A. Levin, Ulf Dieckmann
Generalized Models Reveal Stabilizing Factors in Food Webs
Science (2009), 10.1126/science.1173536
Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Thilo Gross
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, Dresden
Tel.: +49 (0) 351 871-1122
E-Mail: thilo.gross@physics.org
Dr. Ulf Dieckmann
Internationales Institut für angewandte Systemanalyse (IIASA), Laxenburg (Österreich)
Tel.: +43 (0) 2236 807-386
E-Mail: dieckmann@iiasa.ac.at
Leane Regan
Internationales Institut für angewandte Systemanalyse (IIASA), Laxenburg, Österreich
Tel.: +43 (0) 2236 807-316
E-Mail: regan@iiasa.ac.at

Dr. Felicitas von Aretin | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Müll in den Weltmeeren überall präsent: 1220 Arten betroffen
23.03.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Internationales Netzwerk bündelt experimentelle Forschung in europäischen Gewässern
21.03.2017 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise