Das Jena-Experiment: Alles ist mit allem verbunden

Biodiversität sorgt dafür, dass wir bekommen, was wir für selbstverständlich halten: Frische Luft, sauberes Wasser, Nahrung. Höchste Zeit, sie zu schützen, damit das auch so bleibt.

Wie wirkt sich der Verlust der Biodiversität auf die Ökosysteme aus? Das ist eine der wahrscheinlich wichtigsten Fragen, der die Wissenschaft in den letzten Jahrzehnten nachging. Das im Jahr 2002 gestartete „Jena-Experiment“ widmet sich diesem Thema am Beispiel eines Grasland-Ökosystems (Glatthaferwiesen; Arrhenatherion). Es ist eines der größten interdisziplinären Biodiversitätsexperimente weltweit. Durchgeführt hat es ein Forschungsverbund mit Wissenschaftlern aus mehreren europäischen Ländern unter der Federführung der Friedrich-von-Schiller-Universität in Jena.

Nach 15 Jahren Laufzeit werden jetzt neue Ergebnisse präsentiert. In einer weiteren Studie fasst ein anderes Forschungsteam die positiven und negativen Auswirkungen neuer Trends in den Bereichen Landwirtschaft, Technik und Forschung auf die Biodiversität zusammen.

Biodiversität

Biodiversität wird nach der UN-Biodiversitätskonvention (Convention on Biological Diversity, CBD) definiert als „die Variabilität unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, darunter unter anderem Land-, Meeres- und sonstige aquatische Ökosysteme und die ökologischen Komplexe, zu denen sie gehören.“ Biodiversität umfasst nicht nur die Artenvielfalt, sondern unter anderem auch die genetische Vielfalt innerhalb einer Art und innerhalb eines Ökosystems sowie die Vielfalt der Prozesse innerhalb eines Ökosystems.

Das Jena-Experiment

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Der Mensch ist auf funktionierende Ökosysteme angewiesen. Sie stellen Sauerstoff, sauberes Grundwasser, fruchtbaren Boden und vieles weitere kostenlos zur Verfügung. Diese Leistungen werden oft unter dem Begriff „Ökosystem-Dienstleistungen“ zusammengefasst. Umso wichtiger ist es zu klären, welche Auswirkungen Veränderungen in der Biodiversität (zum Beispiel Artensterben, Veränderungen der Ökosysteme) mit sich bringen.

Für einen genaueren Blick auf diese Zusammenhänge wurde 2002 das Jena-Experiment gestartet. Dieses Langzeit-Experiment ermöglicht es, die Veränderungen in der Artenzusammensetzung und ihre Auswirkungen auf verschiedene Ökosystemfunktionen langfristig zu untersuchen. In den zurück liegenden 15 Jahren wurden über 85.000 Messungen durchgeführt.

Die Fragestellungen drehten sich unter anderem um den direkten Einfluss pflanzlicher Artenvielfalt auf die Ökosystemfunktionen, auf andere Organismen, auf den Wasser- und die Stoffkreisläufe sowie auf die Produktivität (Biomasseproduktion) im Vergleich zu gängigen landwirtschaftlichen Praktiken. Dazu wurden in Thüringen über 500 Flächen angelegt, auf denen bis zu 60 verschiedene Pflanzenarten ausgesät wurden.

Großer Einfluss der Biodiversität

Die Auswertung ergab, dass eine erhöhte Artenvielfalt etwa 45 Prozent der verschiedenen Ökosystemfunktionen positiv beeinflusst, so zum Beispiel den Wasserkreislauf: Artenreiche Wiesen konnten Oberflächenwasser besser aufnehmen und waren widerstandsfähiger gegenüber Dürren und Überschwemmungen. Außerdem hatten sie einen positiven Effekt auf das Vorkommen und die Verbreitung anderer Arten, etwa Insekten, sowie auf die Häufigkeit von Bestäubungen.

Auch die Biomasseproduktion profitierte vom Artenreichtum: Die Forscher konnten nachweisen, dass eine artenreiche Wiese eine vergleichbar hohe Biomasseproduktion aufwies wie eine artenarme, regelmäßig gemähte und gedüngte Fläche. Zudem zeigte sich, dass auch intensiv landwirtschaftlich genutzte Wiesen ihre Produktivität erhielten, solange die Artenvielfalt dieser Flächen nicht beeinträchtigt wurde. Biodiversität zahlt sich also auch auf landwirtschaftlich genutzten Flächen aus.

Allerdings zeigte sich auch, dass manche Ökosystemfunktionen (besonders im Boden) mehrere Jahre brauchten, um auf Veränderungen zu reagieren. So konnte bei artenreichen Flächen erst nach etwa vier Jahren eine Steigerung der Kohlenstoffspeicherung im Boden nachgewiesen werden, ebenso wie eine steigende Anzahl und Vielfalt an Bodenorganismen.

Das bedeute allerdings auch, dass negative Auswirkungen aktueller menschlicher Eingriffe ebenso erst in einigen Jahren sichtbar würden. Beeinträchtigungen von Ökosystemfunktionen durch das aktuelle Artensterben werden daher erst in Zukunft deutlicher erkennbar, betonen die Forscher. Das gleiche gilt für die Zerstörung von Lebensräumen: Nach solchen Eingriffen sterben die Arten nicht sofort aus, sondern zeitverzögert. Zusammengenommen werden sich die Auswirkungen des derzeitigen menschlichen Handelns vermutlich erst in einigen Jahrzehnten in ihrem vollen Ausmaß zeigen, warnen die Forscher.

Biodiversität der Meere unter Schutz

Aber es gibt auch Positives zu vermelden: In ihrem neunten Review hat ein weiteres Forschungsteam 15 Trends identifiziert, die eine Gefahr oder eine Chance für die Erhaltung der globalen Biodiversität sein könnten. Auf der positiven Seite sehen die Forscher die internationale Zusammenarbeit für mehr Schutzgebiete auf hoher See, die seit 2015 von einer Vorbereitungskommission der Vereinten Nationen unterstützt wird.

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Das Erstellen von Rahmenbedingungen für die Unterschutzstellung gebe laut der Forscher Anlass zur Hoffnung, dass es in Zukunft auf diesem Gebiet zu großen Fortschritten kommen wird. So sei die Einrichtung von neuen Schutzgebieten (Marine Protected Areas, MPAs) wie dem Rossmeer im Südlichen Ozean seit Dezember 2017 (mit 1,55 Millionen Quadratkilometer das bisher größte seiner Art) wegweisend für den effizienten Schutz der Ozeane.

Gentechnik, Mobilfunk, Klimawandel

Auf der negativen Seite verbuchten die Forscher beispielsweise die Entwicklung neuer Mobilfunktechnik („5G“), die durch viele kleine Basisstationen (etwa an Laternenmasten) flächendeckenden Empfang bieten soll. Die Forscher warnen, dass die Auswirkungen bisher nicht ausreichend geklärt seien und neben gesundheitlichen Risiken für den Menschen auch für die Tierwelt (Zugvögel, Fledermäuse, Bienen) nachteilig sein könnten.

Auch der CO₂-Ausstoß aus tieferen Bodenschichten stellt nach Meinung der Forscher eine mögliche Bedrohung der globalen Biodiversität dar. Bei der Erwärmung tieferer Bodenschichten durch den Klimawandel könnte es zu einer deutlich höheren CO₂-Freisetzung kommen als bisher erwartet. Dieser Effekt würde nach Meinung der Forscher bei gängigen Klimamodellen immer noch unterschätzt.

Bedenken haben sie auch in Hinblick auf die Entwicklung von gentechnisch veränderten Pflanzen mit erhöhter Salztoleranz. Dadurch sei es zwar möglich, Landwirtschaft auf bisher nicht nutzbaren Flächen zu betreiben. Es könnte aber auch zu einer unkontrollierten Ausbreitung solcher Pflanzen kommen und in Folge zu einer Verdrängung anderer Arten. Vielleicht sind salztolerante Pflanzen auch nicht die endgültige und beste Lösung des Problems. Gegen eine Versalzung der Böden sind vielleicht innovative Bewässerungstechniken wie die Unterflurtröpfchenbewässerung das bessere Mittel.

Der Schutz der Biodiversität muss oberste Priorität haben

Die Ergebnisse zeigen insgesamt sehr deutlich, wie wichtig der Schutz der weltweiten Biodiversität ist. Das Jena-Experiment beweist, dass Artenverlust sich direkt auf die Funktion der Ökosysteme auswirkt und Ökosystemleistungen ausfallen. Davon ist nicht nur die „Natur“ betroffen, sondern direkt auch der Mensch und die Produktivität seiner Landwirtschaft. Wird das Artensterben nicht eingedämmt, sind die Folgen tiefgreifend. Daher sollten in Zukunft Einflüsse auf die Biodiversität bei allen neuen und bereits etablierten Verfahren genau bewertet und negative Effekte möglichst vermieden werden.