Pressemitteilung vom 11. August 2010

Gras oder Kräuter?

Kleine Bodenorganismen entscheiden über die Zusammensetzung von Wiesen

Jena/Halle(Saale). Wirbellose Tiere im Boden haben einen größeren Einfluss auf die Vegetation als bisher gedacht. Ihr Anteil entscheidet beispielsweise darüber, ob sich auf einer Wiese mehr Gräser oder mehr Kräuter ausbreiten. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Universitäten Jena und Potsdam zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). In einem Feldexperiment wurden dazu Bergwiesen im Frankenwald und im Thüringer Schiefergebirge fünf Jahre lang untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Aktivität pflanzenfressender Wirbelloser im Boden ein wichtiger Faktor ist, der die Pflanzenvielfalt der Wiesen erhöht. Die Pflanzenfresser im Boden hätten einen viel größeren Einfluss als die Pflanzenfresser über der Grasnarbe, schreiben die Forscher im Fachblatt Ecology.

Artenreiche Bergwiese

Artenreiche, bunt blühende Bergwiesen beherbergen nicht nur eine hohe Vielfalt an anderen Organismen. Auch die Pflanzenvielfalt selbst wird durch komplexe Wechselwirkungen mit diesen anderen Organismen gesteuert. Vor allem im Boden lebende Insekten tragen durch ihren Fraß an Pflanzenwurzeln dazu bei eine hohe Vielfalt an Pflanzenarten zu erhalten.
Foto: Claudia Stein

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Produktive Bergwiesen beherbergen relativ wenige Tier- und Pflanzenarten.

Im Vergleich zu extensiv bewirtschafteten Wiesen haben gedüngte und intensiv genutzte Grünländer zwar eine höhere Produktivität, beherbergen dafür aber eine viel geringere Zahl an Pflanzen- und Tierarten. Sie sind deshalb nicht nur weniger attraktiv als bunt blühende artenreiche Extensivwiesen, sondern auch aus der Sicht des Naturschutzes und der Landschaftspflege weniger interessant.
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Wissenschaftler bei der ökologischen Geländearbeit auf einer Bergwiese in Thüringen

Wissenschaftler bei der ökologischen Geländearbeit auf einer Bergwiese in Thüringen: Mittels dieser Stechzylinder werden Bodenproben entnommen, anhand derer dann die im Boden lebenden Insekten sowie andere Wirbellose bestimmt und zwischen unterschiedlichen Wiesentypen verglichen werden können.
Foto: Claudia Stein

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Nutzungsbedingungen Bildmaterial

Die Bedeutung von Insekten und Schnecken als Schädlinge in der Forst- und Landwirtschaft ist in den letzten Jahrhunderten intensiv erforscht worden. Vergleichsweise wenig Wissen gibt es dagegen über die Bedeutung dieser pflanzenfressenden Wirbellosen für natürliche Ökosysteme. "Unsere Studie ist die erste, die auf Landschaftsebene zeigt, dass die Artenvielfalt der Pflanzen bestimmt, welche Auswirkungen wirbellose Pflanzenfresser auf das Ökosystem haben", erklärt Dr. Claudia Stein, die die Untersuchungen im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung durchgeführt hat. Mit Ihrem Experiment konnten die Ökologen zeigen, dass der Zusammenhang zwischen Biodiversität und dem Funktionieren von Ökosystemen durch sehr komplexe Wechselbeziehungen zwischen verschiedenen Organismengruppen im Nahrungsnetz bestimmt wird. So konnte eine frühere Studie aus dem Projekt zum Beispiel anhand des Gemeinen Grashüpfers (Chorthippus parallelus) zeigen, dass ein Rückgang der Vegetationsvielfalt sich auch auf solche weit verbreiteten Tierarten negativ auswirken kann.

Die jüngsten Studie zeigte außerdem, dass sich die Zusammensetzung der Wiesen durch die Fraßtätigkeit der pflanzenfressenden Wirbelosen im Boden veränderte, während die gesamte Biomasse im Durchschnitt ungefähr gleich blieb. "Die Fraßtätigkeit dieser kleinen unscheinbaren Tiere stellt einen wichtigen Faktor für die Artenvielfalt der Pflanzen auf den Wiesen dar. Dieses Ergebnis bestätigt theoretische Vorhersagen", ergänzt Steins Kollege Dr. Harald Auge.

Für das Experiment untersuchten die Forscher Bergwiesen im Frankenwald und im Thüringer Schiefergebirge in Höhen zwischen 500 und 870 Metern. Die Flächen liegen zwischen Tettau und Lobenstein - also auf beiden Seiten der ehemaligen innerdeutschen Grenze. Seit dem Mittelalter werden diese Wiesen für die Produktion von Heu genutzt. Aus über 70 Flächen wählten die Forscher 14 aus, deren Gras seit mindestens zehn Jahren zweimal jährlich gehauen wird, die aber nicht beweidet oder gedüngt werden. Anschließend wurde die vorhandene Vegetation auf den fünf mal fünf Meter großen Versuchsflächen genau registriert. Auf einen Teil der Versuchsflächen wurden dann Insekten- und Schneckengifte eingesetzt, die die Fressfeinde der Pflanzen im und oberhalb des Bodens beseitigten. Die Veränderungen in der Vegetation verglichen die Forscher fünf Jahre lang mit denen auf unbehandelten Versuchsflächen vor Ort. Die Anzahl der Pflanzenarten betrug am Anfang - also vor den Experimenten - zwischen 13 und 38 Arten pro Quadratmeter, die insgesamt zwischen 272 und 1125 Gramm Biomasse pro Jahr produzierten. Nach fünf Jahren - also am Ende des Untersuchungszeitraums - war die Anzahl der Pflanzenarten auf den mit Bodeninsektizid behandelten Versuchsparzellen im Durchschnitt um zehn Prozent zurück gegangen

Schwankungen bei Temperatur und Niederschlag zwischen einzelnen Untersuchungsjahren verfälschen oft Kurzzeitstudien. "Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, Langzeituntersuchungen durchzuführen, denn hätten wir die Untersuchung nach einem oder zwei Jahren beenden müssen, dann wären wir zu völlig anderen Ergebnissen gekommen", betont Dr. Claudia Stein. Künftige Studien sollten sich daher stärker auch auf andere Funktionen von Ökosystemen konzentrieren, statt nur die Produktivität in Form der Biomasse über der Erde zu messen, schlussfolgern die Forscher. Ihre Untersuchung hat gezeigt: Das was über der Erde wächst, hängt entscheidend von dem ab, was unter der Erde passiert.
Tilo Arnhold

Die Vereinten Nationen haben 2010 zum Internationalen Jahr der Biologischen Vielfalt erklärt. Ziel ist es, dass Thema biologische Vielfalt mit seinen vielen Facetten stärker in das öffentliche Bewusstsein zu rücken. Mit seiner Expertise trägt das UFZ dazu bei, die Folgen und Ursachen des Biodiversitätsverlustes zu erforschen sowie Handlungsoptionen zu entwickeln. Mehr dazu erfahren Sie unter:
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Die Biodiversitätsforschung in Deutschland ist auf zahlreiche Institutionen wie Hochschulen, außeruniversitäre Einrichtungen und Ressortforschung bis hin zu Naturschutzverbänden und Firmen verteilt. Das Netzwerk-Forum zur Biodiversitätsforschung, ein Projekt im Rahmen von DIVERSITAS-Deutschland, möchte der Forschungscommunity deshalb eine gemeinsame institutionsunabhängige Kommunikationsstruktur und -kultur anbieten. Mehr dazu erfahren Sie unter:
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Weitere Informationen

Dr. Harald Auge, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Tel. 0345-558-5309
Dr. Harald Auge

Dr. Claudia Stein, z.Z. University of Berkeley
Dr. Claudia Stein - University of Berkeley
Dr. Claudia Stein - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

oder

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Pressestelle
Tilo Arnhold
Telefon: (0341) 235 1269
presse@ufz.de

Publikationen

Stein, Claudia, Sybille B. Unsicker, Ansgar Kahmen, Markus Wagner, Volker Audorff, Harald Auge, Daniel Prati, and Wolfgang W. Weisser (2010):
Impact of invertebrate herbivory in grasslands depends on plant species diversity. Ecology 91:1639-1650
http://dx.doi.org/10.1890/09-0600.1

Ecology: Driving Diversity Underground
Science (Volume 329, Number 5989, Issue of 16 July 2010)
www.sciencemag.org/content/vol329/issue5989/twil.dtl

Unsicker, Sybille B., Alexandra Franzke, Juliane Specht, Günter Köhler, Jeanine Linz, Carsten Renker, Claudia Stein, and Wolfgang W. Weisser (2009):
Plant species richness in montane grasslands affects the fitness of a generalist grasshopper species. Ecology 91:1083-1091
http://dx.doi.org/10.1890/09-0402.1

Links

DIVA-Projekt
www2.uni-jena.de/biologie/ecology/biolog/deutsch.htm

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