Artenvielfalt sorgt für stabile Ökosysteme

O b es um tropische Regenwälder oder Korallenriffe geht oder aber um mitteleuropäische Flussauen oder Wiesen: Gemeinsam ist ihnen, dass es sich um Ökosysteme handelt. Wie andere Ökosysteme, so werden auch sie vom Menschen, dessen Aktivitäten sich inzwischen sogar in den entlegensten Winkeln der Erde bemerkbar machen, beeinflusst.
16.02.2016, 00:00
Lesedauer: 6 Min
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Artenvielfalt sorgt für stabile Ökosysteme
Von Jürgen Wendler
Artenvielfalt sorgt für stabile Ökosysteme

Auwälder sind Ökosysteme entlang von Bächen und Flüssen. Zu ihrem besonderen Charakter tragen Überschwemmungen und hohe Grundwasserpegel bei.

imago stock&people

O b es um tropische Regenwälder oder Korallenriffe geht oder aber um mitteleuropäische Flussauen oder Wiesen: Gemeinsam ist ihnen, dass es sich um Ökosysteme handelt. Wie andere Ökosysteme, so werden auch sie vom Menschen, dessen Aktivitäten sich inzwischen sogar in den entlegensten Winkeln der Erde bemerkbar machen, beeinflusst. So hat sich zum Beispiel herausgestellt, dass sich selbst in Tieren des Nordpolargebiets Schadstoffe anreichern. Vor diesem Hintergrund interessieren sich Forscher für die Frage, wie bedroht Ökosysteme sind beziehungsweise was die Stabilität solcher Systeme erhöht. In den vergangenen Wochen und Monaten veröffentlichte Studien unterstreichen, dass sich eine große biologische Vielfalt positiv bemerkbar macht.

Zu einem Ökosystem gehören nicht nur Lebewesen wie Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere, sondern auch die unbelebte Umwelt. Letztlich handelt es sich um ein komplexes Beziehungsgefüge. Es gibt nicht nur Beziehungen der Lebewesen untereinander, sondern auch zwischen den Lebewesen und der unbelebten Umwelt. Ökosysteme sind offene Systeme, das heißt: Es werden Stoffe von außen zugeführt, und bereits vorhandene Stoffe können verloren gehen. Gelangen schädliche Stoffe wie etwa ungeklärtes Abwasser in ein Ökosystem, kann dieses aus dem Gleichgewicht geraten und seine natürliche Fähigkeit verlieren, sich selbst zu regulieren.

Aquakultur mit Folgen

Was dies im Einzelnen bedeuten kann, wird auch von Bremer Forschern untersucht, etwa von Wissenschaftlern des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenökologie. Sie sind in den vergangenen Jahren unter anderem der Frage nachgegangen, welchen Einfluss Abwasser aus Garnelenteichen auf Seegraswiesen hat. Seegräser gedeihen in vielen Meeresgebieten, so beispielsweise in der Nordsee im Bereich des Wattenmeers. Im Naturhaushalt erfüllen Seegraswiesen wichtige Aufgaben. Sie bieten dem Nachwuchs von Fischen und Schalentieren einen Raum, um geschützt aufzuwachsen, und großen Tieren wie Schildkröten und Seekühen dienen sie als Nahrungsquelle. Bei Untersuchungen zu den Auswirkungen von Aquakulturanlagen in China haben die Forscher festgestellt, dass Nahrungsabfälle und Exkremente der Zuchttiere in den Garnelenteichen dazu beitragen, die Menge an Schwebstoffen im Meerwasser zu erhöhen. Diese Stoffe nehmen den Seegräsern das für ihr Überleben wichtige Sonnenlicht. Das Überangebot an Nährstoffen hat in dem untersuchten Gebiet dazu geführt, dass sich kleine Algen stark vermehrt und die Gräser wie ein Teppich überzogen haben. Außerdem haben die Aquakulturabfälle die Bildung giftiger Schwefelverbindungen gefördert – mit der Folge, dass die Gräser an manchen Stellen nicht mehr so dicht wie üblich wuchsen und an anderen ganz verschwanden. Darüber hinaus nahm die Artenvielfalt ab.

Menschen profitieren

Wenn es um den Nutzen von Ökosystemen für Menschen geht, ist oft auch von Ökosystem-Dienstleistungen die Rede. Solche Systeme liefern nicht nur Nahrung und Rohstoffe, sondern spielen zum Beispiel auch für das Klima und als Erholungsräume eine wichtige Rolle. Deutlich wird dies nicht zuletzt am Beispiel der Grünflächen in Städten. Ökologen haben darauf hingewiesen, dass diese dazu beitrügen, die Regeneration von Grundwasservorkommen zu sichern und die Menge an Luftschadstoffen sowie die Lärmbelastung zu verringern. Auch für das Klima sind die Pflanzen von Bedeutung. Sie verarbeiten Kohlendioxid aus der Luft und setzen Sauerstoff frei.

Im Zusammenhang mit den Überschwemmungen, die in den vergangenen Jahren in zahlreichen Gebieten Deutschlands zu großen Schäden geführt haben – so beispielsweise an Donau und Elbe –, ist die Bedeutung von Flussauen wieder verstärkt ins Blickfeld gerückt. Als Auen werden Gebiete an Flüssen und Bächen bezeichnet, die vom Wechsel zwischen hohen und niedrigen Wasserständen geprägt werden. Wenn Flüsse mehr Raum erhalten und das Wasser mehr Möglichkeiten besitzt, sich auszubreiten, kommt dies dem Hochwasserschutz zugute. Mit anderen Worten: Auen helfen, Siedlungen vor Überschwemmungen zu schützen.

Weniger Flussauen

In einer vor wenigen Jahren im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz erstellten Studie zu den Ökosystemfunktionen von Flussauen hat das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung darauf hingewiesen, dass von den ursprünglichen Überschwemmungsflächen an Deutschlands Flüssen aufgrund des Baus von Deichen zwei Drittel verloren gegangen seien. Besonders kritisch sei die Situation an Strömen wie Donau, Rhein, Elbe und Oder. An vielen Abschnitten stünden nur noch zehn bis 20 Prozent der ursprünglichen Auen als Überschwemmungsflächen zur Verfügung.

Von Flussauen profitiert nicht nur der Mensch, sondern auch der Naturhaushalt. Auen gehören ebenso wie Marschen, Feuchtwiesen, Moore und Sümpfe zu den Feuchtgebieten. Solche Bereiche zeichnen sich dadurch aus, dass dort Wasserpflanzen wie beispielsweise Seerosen, Binsen, Schilfgräser und Seggen gedeihen können. Zu den Säugetieren, die in Flussauen anzutreffen sind, zählen Biber und Fischotter, zu den Vögeln unter anderem Eisvögel, Uferschwalben und Rohrweihen. Für Stoffkreisläufe sind Auen auch deshalb wichtig, weil sie als Filter wirken und Pflanzennährstoffe aus der Landwirtschaft, die zur Überdüngung von Flüssen beitragen könnten, zurückhalten.

Eine Forschergruppe um Professor Nico Blüthgen von der Technischen Universität Darmstadt hat kürzlich im Fachjournal „Nature Communications“ eine Studie veröffentlicht, die zeigt, wie sich Veränderungen der Landnutzung auf Ökosysteme auswirken. Naturschutz hat zum Ziel, stabile Tier- und Pflanzengemeinschaften zu erhalten. Stabile Gemeinschaften sichern die Stoffkreisläufe in Ökosystemen und gelten deshalb als Voraussetzung dafür, dass diese dauerhaft funktionieren. Sind Ökosysteme stabil, bedeutet das unter anderem, dass Pflanzen weiter Sauerstoff freisetzen, dass Mikroorganismen weiterhin Überreste von Lebewesen zersetzen und so zur Bildung neuen Bodenmaterials beitragen und dass Wasser weiter gereinigt wird. Greift der Mensch in Ökosysteme ein, führt dies häufig dazu, dass sich die Zahl der Arten verringert. Die Wissenschaftler um Blüthgen haben über sechs Jahre Daten zu Hunderten Wäldern, Wiesen und Weiden in verschiedenen Regionen Deutschlands zusammengetragen und dabei festgestellt, dass Veränderungen der Landnutzung – etwa die Umwandlung eines bewirtschafteten Waldes in Grünland – Tier- und Pflanzengemeinschaften destabilisieren. Tiere reagieren nach Darstellung der Forscher stärker als Pflanzen. Dies gelte besonders für Vögel und Fledermäuse.

Vergleich mit Börse

Deutlich wurde bei der Studie auch, dass es von Vorteil für Ökosysteme ist, wenn sich Arten unterschiedlich entwickeln. Blüthgen vergleicht dies mit Anlegern an der Börse, die nicht alles auf eine Karte setzen, sondern verschiedene Wertpapiere halten. Starke Wertschwankungen würden dadurch abgemildert. In Ökosystemen tragen starke Unterschiede bei der Entwicklung von Arten dazu bei, die Stabilität des Zusammenspiels von Tieren und Pflanzen zu gewährleisten. Wichtig ist demnach nicht nur, dass es eine Vielfalt an unterschiedlichen Arten gibt, sondern auch, dass sich Arten unterschiedlich entwickeln.

Dass artenreiche Ökosysteme stabiler und produktiver sind als artenarme, konnte eine internationale Forschergruppe um Professor James B. Grace vom Geologischen Dienst der USA anhand von Daten zu mehr als 1100 Flächen auf fünf Kontinenten belegen. Wie vielfältig Gras- und Weidelandschaften sind, zeigt sich unter anderem daran, dass in der südamerikanischen Pampa oder in der nordamerikanischen Prärie andere Bedingungen herrschen als in der afrikanischen Savanne oder auf Grasflächen in Thüringen, Niedersachsen oder anderen deutschen Regionen. Die Forscher konnten in ihrer im Januar im Fachjournal „Nature“ vorgestellten Studie nachweisen, dass Klima und Böden einen starken Einfluss auf den Artenreichtum und die Produktivität haben. Besonders wichtig ist nach ihren Angaben die Erkenntnis, dass sich eine größere Vielfalt bei den Pflanzenarten positiv auf die Produktion von biologischem Material auswirkt.

Bessere Widerstandskraft

Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung messen Wissenschaftler der Frage, wie Ökosysteme auf extreme Wetterverhältnisse reagieren, besondere Bedeutung bei. Klimaforscher gehen davon aus, dass es in vielen Weltgegenden künftig mehr extremes Wetter geben wird, das heißt zum Beispiel Dürren oder Phasen mit starkem Regen. Wie eine Forschergruppe um Forest Isbell von der University of Minnesota im Fachjournal „Nature“ berichtet hat, besitzen Ökosysteme mit großer Artenvielfalt eine bessere Widerstandskraft. Grundlage für die Studie, an der auch deutsche Forscher beteiligt waren, lieferten Experimente auf 46 Graslandflächen in Europa und Nordamerika. Die Wissenschaftler ermittelten für jede der Flächen, wie sich das Wetter entwickelte, wie viel biologisches Material die Pflanzen produzierten und wie groß die Artenvielfalt war. Das Ergebnis ist eindeutig: Je größer die Zahl der Pflanzenarten war, die auf der Fläche wuchsen, desto weniger wirkten sich extrem feuchte oder trockene Phasen auf die Produktion von biologischem Material aus. Bei einer oder zwei Pflanzenarten auf einer Fläche verringerte sich die biologische Produktivität in extremen Phasen um 50 Prozent. Kamen auf der Fläche dagegen 16 oder gar 32 Arten vor, nahm die Produktivität nur halb so stark ab. Der an der Studie beteiligte Professor Carl Beierkuhnlein von der Universität Bayreuth kommentierte die Ergebnisse unter anderem mit dieser Bemerkung: „Indem wir dafür sorgen, dass die Biodiversität von Ökosystemen gestärkt oder zumindest nicht weiter geschwächt wird, sichern wir eigene Lebensgrundlagen.“

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