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10. März 2014   089/14   Forschung

Pflanzenfresser und Nährstoffe kontrollieren Artenvielfalt von Grasland-Ökosystemen
Internationale Studie in „Nature“ erschienen

Oldenburg. Grasland wird gedüngt und beweidet. Wie stark, hängt zumeist direkt oder – im Fall von Nährstoffeinträgen über die Atmosphäre – indirekt vom Menschen ab. Beide Faktoren haben Einfluss auf die pflanzliche Artenvielfalt. Fällt dieser jedoch zwangsläufig negativ aus? Welche Auswirkungen haben Düngung und Beweidung weltweit auf die Biodiversität? Verstärkt ein Faktor die Wirkung des anderen oder kann er sie sogar kompensieren?

Diesen Fragen ist eine internationale Untersuchung von Grünland-Ökosystemen auf sechs Kontinenten unter Federführung von Prof. Dr. Elizabeth Borer und Prof. Dr. Eric Seabloom von der University of Minnesota (USA) nachgegangen, an der auch der Oldenburger Biologe Prof. Dr. Helmut Hillebrand, Direktor des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), mitgewirkt hat. Sie ist jetzt unter dem Titel: „Herbivores and Nutrients Control Grassland Plant Diversity via Light Limitation“ (Pflanzenfresser und Nährstoffe kontrollieren die Pflanzendiversität des Graslands per Lichtbegrenzung) in „Nature“ erschienen. Es ist die zweite Studie, die die internationale Forschergruppe NutNet, ein globales Netzwerk zur Erforschung der Ökologie von Wiesen, Weiden und Savannen, in dem renommierten Wissenschaftsmagazin innerhalb von einem Monat veröffentlicht hat.

„Biodiversität nützt dem Menschen und der Umwelt. Zu verstehen, wie das menschliche Handeln die Artenvielfalt beeinflusst, ist von zentraler Bedeutung für die Aufrechterhaltung einer gesunden Umwelt“, betont Borer. Und Hillebrand präzisiert: „Das Verständnis des Zusammenspiels zwischen den Nährstoffen, den Pflanzenfressern und dem Pflanzenwachstum ist entscheidend für die Fähigkeit, eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und bedrohte Arten und Ökosysteme zu schützen.“

Die vermehrte Zufuhr von Nährstoffen wie Stickstoff oder Phosphor verstärkt das Wachstum der Pflanzen. Was bei Kulturen von Nutzpflanzen erwünscht ist, behindert jedoch viele Pflanzenarten in natürlichen Ökosystemen. Sie werden von anderen überwuchert und bekommen nicht mehr genügend Licht, um zu überleben und sich fortzupflanzen. Die Folge: Die Artenvielfalt nimmt ab. Genau das Gegenteil kann eine Beweidung bewirken, wenn die Pflanzenfresser durch Fraß dafür sorgen, dass die Menge der Biomasse reduziert wird und in der Folge wieder mehr Licht auch bis auf den Boden fallen kann. „Es ist dieser gleichzeitige Bottom-up- und Top-down-Effekt, der einen Verlust pflanzlicher Artenvielfalt verhindern könnte“, erklärt Hillebrand.

Die Frage nach Bottom-up- und Top-down-Kontrollen von Pflanzen ist alt, sie geht zurück auf Darwin. Um sie auf einer soliden empirischen Grundlage beantworten zu können, haben WissenschaftlerInnen des NutNets an 40 Standorten auf sechs Kontinenten Versuchsflächen untersucht. Das experimentelle Design dabei war absichtlich einfach: Die Forscher untersuchten Flächen mit und ohne Düngezusatz sowie Flächen mit und ohne Umzäunungen, die lokale Pflanzenfresser – Rehe, Kängurus, Schafe, Zebras, Kaninchen oder Elefanten – abhalten sollten. Jahr für Jahr haben die Biologen die Menge des gewachsenen Pflanzenmaterials, das Licht, das den Boden erreicht, und die Anzahl der Pflanzenarten auf den Flächen an allen Standorten gemessen, die von Argentinien bis China, von Minnesota bis Australien reichen.

„Globale Muster der Biodiversität sind weitgehend durch lokale Einflüsse bestimmt, die miteinander in Wechselwirkung stehen“, erklärt Henry L. Gholz, Leiter der Abteilung für Umweltbiologie der National Science Foundation, die die Forschung finanziert. „Die Ergebnisse zeigen, dass die Biodiversität des Grünlands zum größten Teil durch die gegenläufigen Einflüsse der Düngung und Beweidung auf die Lichtaufnahme der Pflanzen bestimmt ist.“ Für das Landmanagement und den Naturschutz bedeutet dies, dass – wenn eine Verringerung des Stickstoffeintrags nicht möglich ist – andere Management-Praktiken dazu beitragen könnten, die Artenvielfalt zu bewahren. Diese müssten die Akkumulation von Biomasse einschränken und der Lichtreduktion entgegensteuern.


„Herbivores and nutrients control grassland plant diversity via light limitation“, by Elizabeth T. Borer, Eric W. Seabloom, Daniel S. Gruner, W. Stanley Harpole, Helmut Hillebrand et al., Nature DOI 10.1038/nature13144, Advanced Online Publication (AOP), http://dx.doi.org

ⓘ www.nature.com/nature
 
ⓚ Kontakt:
Prof. Dr. Helmut Hillebrand, Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Tel.: 0441/798-3614, E-Mail: helmut.hillebrand(Klammeraffe)uni-oldenburg.de
 
(Stand: 09.06.2021)