Kaskade des Artensterbens

Ein Langzeitexperiment, das Jena-Experiment, gibt neue Einblick in die Funktion der biologischen Vielfalt und deren Wirkung auf komplexe Nahrungsketten. Erstmals ist es gelungen die Folgen des Artenverlustes in einer derartigen Komplexität abzubilden.

Über eine Fläche von 10 Hektar erstreckt sich das Untersuchungsgebiet des Jena-Experiments. An der von der Universität Jena koordinierten Langzeitstudie waren rund 100 Wissenschaftler aus mehr als 20 Instituten beteiligt. Damit ist das Jena-Experiment eines der größten ökologischen Grasland-Feldexperimente weltweit. Seit dem Jahr 2002 steht das Gebiet mit 90 Parzellen von jeweils 20 mal 20 Metern unter wissenschaftlicher Beobachtung. Populationen von Gräsern, Hülsenfrüchten und Kräutern wurden gezielt ausgebracht. Artenvielfalt und Anzahl der Individuen einer Art variierten. Eine Besonderheit dieses Großexperiments ist die Vielfalt gleichzeitig untersuchter Faktoren. So werden z.B. auch Wechselwirkungen mit Bodenorganismen intensiv erforscht. Damit ermöglicht das Jena-Experiment einen tiefen Einblick in die Funktionsweise eines ökologischen Systems. 

Zusammenhang von Vögeln und Klee

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Klee ist wie andere Leguminosen durch eine Symbiose in der Lage Luftstickstoff zu fixieren. Gleichzeitig dient Klee vielen Tieren als Nahrungsquelle und ist damit eine Schlüsselpflanze im System „Wiese“. Verschwindet der Klee, verändert sich das Nahrungsspektrum für viele Organismen sprunghaft. Bestäuber wie Bienen oder Hummeln bleiben der Wiese fern, aber auch Fresstiere wie kleine Rüsselkäfer sind betroffen. Dadurch gehen wiederum die Räuber dieser Käfer, z.B. Schlupfwespen, leer aus. Sie finden keine Nahrung mehr. In logischer Konsequenz sind auch Vögel betroffen, die sich u.a. von Kleininsekten wie Schlupfwespen ernähren. 

Diversität über und unter der Erde

Ähnlich komplexe Auswirkungen hat das „Aussterben“ einer Art auf das unterirdische Leben. Lebewesen, die sich von Wurzeln des Klees ernähren, verlieren ihre Nahrungsquelle, so dass z.B. das Vorkommen von Fadenwürmern reduziert wird. In Konsequenz nimmt die Bodenfruchtbarkeit ab. Zu den Untersuchungen auf Auswirkungen im Boden gehörte auch  die Erfassung der Vielfalt an Mykorrhiza-Pilzen. Diese leben in Symbiose mit den Pflanzenwurzeln. In dieser Symbiose versorgen die Pilze die Pflanzen mit Bodennährstoffen und erhalten dafür Kohlenhydrate von den Pflanzen. In den Untersuchungen zeigte sich, dass mit einer steigenden Anzahl an Pflanzenarten auch die Zahl der Pilztypen zunahm. Dies wirkte sich auch positiv auf den Bodenwassergehalt und damit auf die Produktivität der Flächen aus. 

Vielfalt schützt vor ungebetenen Gästen

Ebenso wie der Verlust von Wiesenpflanzenarten das gesamte Ökosystem Wiese beschädigt, bringt ihr Erhalt fast immer große Vorteile für andere Organismen. Nicht nur der Blütenbesuch durch Bestäuber bleibt erhalten. Unterdrückt wird durch die Vielfalt auch der schädigende Effekt von Unkräutern und Pilzen. Krankheitserreger und Parasiten nehmen zwar in ihrer eigenen Artenvielfalt zu, wenn mehr unterschiedliche Wirtsarten vorhanden sind. Jedoch wird durch die höhere Diversität im Gegensatz zu einer Monokultur jede einzelne Pflanze viel weniger von Schädlingen befallen. Das System reagiert ausgewogener und ist stabiler. 

Neu eindringende Arten werden regelrecht ausgebremst. Hintergrund: ökologische Nischen sind bereits besetzt. Im Umkehrschluss bedeutet dies: nimmt die Anzahl der Pflanzenarten in einem Gebiet ab, verringert sich die Vielfalt aller anderen Organismen. Das gesamte System destabilisiert. 

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Kaskadeneffekte auf allen Ebenen

Die Diversität der Pflanzenarten steuert neben der Artenvielfalt auch die Populationsdichte anderer Organismen und deren Beziehungen mit anderen Ebenen der Nahrungskette. Wenn Pflanzenarten lokal aussterben, dann sterben als nächstes diejenigen Organismen aus, die direkt auf Pflanzennahrung angewiesen sind. Erst danach trifft es Organismen, die weiter oben in der Nahrungskette stehen, wie zum Beispiel räuberische Käfer. Bisher ging man davon aus, dass das Artensterben vor allem die empfindlichen Arten an der Spitze der Nahrungskette betrifft. Stirbt auch nur eine einzige Pflanzenart aus, dann gehen mit ihr, in Abhängigkeit von deren Bedeutung für das Gesamtsystem, oft eine ganze Menge weiterer Arten verloren. Änderungen ziehen sich in ihrer Wirkung kaskadenartig bis zu den höheren Ebenen der Nahrungskette hinauf. Im Jena-Experiment zeigte sich, dass Pflanzenfresser viel stärker darauf ansprechen als Fleisch- oder Allesfresser. Im Boden lebende Organismen sind ebenfalls betroffen – wenn auch weniger ausgeprägt als oberirdisch lebende.

Die vorliegende Studie ermöglicht es, das Artensterben und dessen Auswirkungen besser vorherzusagen. So kann besser abgeschätzt werden, welche Tiergruppen am empfindlichsten darauf reagieren. Inwieweit der beobachtete Kaskadeneffekt auch für andere Ökosysteme gilt, etwa den Wald oder das Ökosystem Wasser, muss in folgenden Studien untersucht werden. 

Die Bedeutung derartiger Langzeitbeobachtungen besteht darin, komplexe Effekte sichtbar zu machen. Da die Welt zurzeit Tier- und Pflanzenarten mit einer rasanten Geschwindigkeit verliert, ist das Jena-Experiment auch als eine Aufforderung zum Handeln zu verstehen. Durch die fortschreitende Zerstörung von Lebensräumen sind heute etwa 30 Prozent aller Arten gefährdet. Gehen diese verloren, hat dies massiven Einfluss auf das Gesamtsystem „Erde“.