zum Inhalt springen
Powered by

Artenvielfalt spiegelt Zustand unserer Umwelt wider

In drei Forschungsgebieten im Freiland – Schorfheide-Chorin in Brandenburg bei Berlin, Hainich in Thüringen bei Jena und Schwäbische Alb in Baden-Württemberg bei Ulm - wird an den Zusammenhängen zwischen biologischer Vielfalt, ökosystemaren Funktionen und Landnutzung geforscht. Dabei steht das Spannungsgebiet zwischen Biodiversität, Ökosystemprozessen und unterschiedlichen Formen und Intensitäten der Landnutzung durch den Menschen in Wäldern und in Grünländern im Vordergrund.

Was fasziniert den Menschen schon seit Urzeiten? Die Vielfalt des Lebendigen. Der Mensch beobachtet den Kreislauf des Lebens und will ihn besser verstehen. Doch was ist Vielfalt? Biologische Vielfalt schließt mehrere Bereiche ein: die Vielfalt von Organismen auf genetischer Ebene, auf der Ebene der Arten und auf Landschaftsebene. Auch der Mensch ist ein integraler Bestandteil dieser Kreisläufe. Daher ist die Verantwortlichkeit des Menschen für die Biodiversität besonders wichtig. Doch wieso ist überhaupt biologische Vielfalt für das Leben nötig? Diesen Fragen geht ein in Deutschland neuartiges Projekt „biodiversity exploratories - functional biodiversity research" auf die Spur. In drei interdisziplinären Forschungsplattformen, den "Biodiversitäts-Exploratorien" im Nordosten, in der Mitte und im Südwesten Deutschlands, wird Biodiversitätsforschung auf höchstem Niveau betrieben. Ein wichtiges Ziel dabei ist, ein besseres Verständnis dafür zu erwerben, wie die Artenvielfalt unterschiedlicher Organismen wichtige Prozesse und Funktionen unterschiedlicher Lebensräume - wie z.B. Stoffflüsse, Kohlenstoffspeicherung oder Biomassenproduktion - beeinflusst.

Die drei Exploratorien zur funktionellen Biodiversitätsforschung sind ein Verbundprojekt, das seit 2006 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziell und personell unterstützt wird. Das Leitungsgremium der „Biodiversity Exploratories" besteht aus fünf Wissenschaftlern der Universitäten Bern, Potsdam, Ulm, Würzburg, Jena und dem Max-Planck-Institut für Biogeochemie Jena.

Prof. Dr. Elisabeth K.V. Kalko: Leitung des Biodiversitäts-Exploratoriums Schwäbische Alb und Mitglied des Vorstandes © BIOPRO/Schnepf

Biosphärengebiet Schwäbische Alb

Zusammen mit regionalen Kooperationspartnern ist das Institut für Experimentelle Ökologie der Universität Ulm mit der Projektleiterin Prof. Dr. Elisabeth Kalko für das Gebietsmanagement der Schwäbischen Alb und die Koordination der Experimente vor Ort verantwortlich. „Dieses Projekt ist eine einmalige Chance, in der Biodiversitätsforschung etwas zu erreichen. Wir wollen aufzeigen, welchen Einfluss unterschiedlich intensiv betriebene Landwirtschaft auf die biologische Vielfalt hat", sagt sie.

Das Biosphärengebiet Schwäbische Alb wurde wegen seiner besonderen Landschaftsstruktur mit kleinräumiger Bewirtschaftung und sehr artenreichen Lebensräumen ausgewählt. Dort wurden in den letzten drei Jahren in fortlaufend bewirtschafteten Wäldern und Grünländern Experimentierflächen errichtet, auf denen Wissenschaftler unterschiedlichster Disziplinen in Kooperation mit Landwirten und Förstern forschen. Innerhalb der nächsten Jahre sollen Antworten auf Fragen gefunden werden wie „Welchen Einfluss haben die blütenbestäubenden Insekten auf die Vegetation?" oder „Welchen Einfluss haben klimatische Veränderungen auf Stoffwechselkreisläufe und ökologische Systeme?"

Zu sehen ist die Landkarte Der Schwäbischen Alb (Baden-Württemberg) mit den Städten Bad Urach, Engstingen und Münsingen.
Biosphärengebiet Schwäbische Alb: grüne Dots - Experimentierplot Wald (N=50); rote Dots - Experimentierplot Grünland (N=50) © BIOPRO/Schnepf
Blick auf einen Experimentierplot in extensiv beweidetem Grünland: die meteorologische Messstation ist durch einen Zaun der Größe 3 x 3 m geschützt. © BIOPRO/Schnepf

Auswahl der Untersuchungsflächen

Zunächst wurden im Exploratorium Schwäbische Alb 1.000 Flächen, basierend auf einem flächendeckendem Raster, als Gitterpunkte (Gridplots) anhand von Stichprobeninventuren beprobt. Für die nachfolgenden intensiveren Untersuchungen wurden 100 Flächen ausgesucht - je 50 im Wald und 50 in Wiesenflächen. In den ausgewählten Gebieten arbeiten alle Gruppen gemeinsam. Diese Flächen werden Experimentierplots (Freiluftlabore) genannt und repräsentieren unterschiedliche Lebensräume. Die Flächen müssen folgende Kriterien erfüllen:

  • unterschiedlicher Nutzungsgrad
  • ähnliche Flächen zur statistischen Auswertung
  • weit genug voneinander entfernt, um statistisch unabhängig zu sein

Die Implementierungsteams konnten für die Lebensräume "Wald" bzw. "Wiese" letztlich jeweils sechs bzw. sieben unterschiedliche Habitattypen auswählen mit dem größtmöglichen Überlappungsgrad bezüglich der anderen Exploratorien, um einen aussagekräftigen Vergleich zu fördern. Die verschiedenen Untersuchungen (z.B. Bodenproben oder Insektenbestandsaufnahmen) hängen von bestimmten klimatischen Bedingungen und Jahreszeiten ab.

„Momentan wird am Monitoring gearbeitet. Das heißt, wir ergänzen nach und nach zum Beispiel die Artenliste bei den Vögeln, indem wir in einem standardisierten Verfahren Punktzählungen an jedem der Experimentierplots wiederholt zu bestimmten Uhrzeiten durchführen. Als weiteres Beispiel werden von einigen Forschergruppen Insekten systematisch gesammelt, bestimmt und deren Funktionen erarbeitet. Bei anderen Gruppen stehen andere Fragestellungen im Vordergrund: So wurden an ausgewählten Eichen die Herbivoren Prädatoren, Fledermäuse und Vögel systematisch ausgeschlossen, um zu sehen, ob nach dem Wegfall der beiden Hauptgruppen bestimmte Insektenarten besonders hohe Schäden an den Waldbäumen verursachen", so Prof. Kalko.

Komplexe Logistik hinter der Datenauswertung

Es werden in den Exploratorien sowohl biotische (z.B. Arten) als auch abiotische (z.B. Klima und Bodenfeuchte) Faktoren aufgenommen. Weiterhin wird die Waldentwicklung über einen langen Zeitraum erforscht. Dabei stehen sowohl Biomassebestimmungen als auch Einsaatexperimente und Einzäunungen auf dem Programm. Zur Auswertung der großen Datenmenge erklärt die Projektleiterin Prof. Kalko: „Wir haben eine eigens für die Exploratorien eingerichtete Datenbank, auf die alle Arbeitsgruppen zugreifen können. Der Austausch zwischen den Arbeitsgruppen ist essenziell, da von allen drei Exploratorien Daten gesammelt und anschließend an den teilnehmenden Forschungseinrichtungen oder Hochschulen ausgewertet werden. Dies gewährleistet, dass nicht mehrere Arbeitsgruppen die gleichen Datenmengen bearbeiten. Auf der Plattform sind die Ergebnisse für alle anderen Arbeitsgruppen zugänglich."

Erste Ergebnisse: Einfluss der landwirtschaftlichen Nutzung auf die  Artenvielfalt

Zwei Jahre nach dem Projektstart können die Wissenschaftler erste Ergebnisse vermelden. So bestimmen die Mähzyklen und die variierende Düngung, welche Tier- und Pflanzenarten noch da sind. Um den Einfluss der Vögel und der Fledermäuse auf die Insekten und andere Organismen in Baumkronen zu untersuchen, werden diese systematisch mit Netzen gefangen. Das Fehlen der Prädatoren und deren genaue Wirkweise muss in Detailuntersuchungen analysiert werden. Weiterhin belegen Untersuchungen, dass in stark gedüngten Arealen die Fledermausaktivität sank - vermutlich durch die deutliche Abnahme der Nahrungsgrundlage. „Verschiedene Habitatstypenuntersuchungen bestätigen: Je weniger eine Grünfläche gedüngt wird, desto höher ist die Fledermausaktivität. Der Vergleich zwischen der Schorfheide-Chorin und der Schwäbischen Alb ergab ein höheres Artvorkommen von Fledermäusen auf der Schorfheide. Wir gehen davon aus, dass dies am höheren Wassergehalt der Schorfheide liegt, da die Schwäbische Alb vor allem aus Karst besteht, bei dem Wasser sehr schnell abfließt", erzählt Kalko. Die Schorfheide-Chorin weist dagegen eine sehr abwechslungsreiche Vegetation auf, bestehend aus Sanderflächen und Endmoränen (steinige Gebiete) sowie Seen und Feuchtbiotopen.

Gute Akzeptanz bei den Landwirten

„Wir waren sehr erstaunt, wie positiv viele der Landwirte auf dieses Großprojekt reagiert haben. Der persönliche Kontakt zu den Landbesitzern liegt uns sehr am Herzen", sagt Prof. Kalko. Ein eigens dafür eingerichtetes Gebietsmanagement kümmert sich um die Öffentlichkeitsarbeit und steht im regelmäßigen Austausch mit den Landwirten und Förstern. Dabei werden diese über bevorstehende Experimente informiert. Prof. Elisabeth Kalko betont, dass das gegenseitige Vertrauen ein gutes Ergebnis erzielt und beide Seiten voneinander profitieren. Durch die Vermittlung der Daten, was sich auf ihrem Land befindet, können die Landwirte ihre Nutzungsintensität und Strategie entsprechend anpassen und neben möglicher Verbesserungen in der Bewirtschaftung auch selten vorkommende Arten schützen. Umgekehrt nutzt die Information, wie die Landwirte ihr Land bewirtschaften, den Wissenschaftlern, die diese Erfahrungen in ihre Forschung einfließen lassen.

Mahd und Pflegemaßnahmen auf einer eingezäunten Teilfläche eines Experimentierplots durch das Gebietsmanagement © BIOPRO/Schnepf

Es ist essenziell für diese Art von Forschung, dass der natürliche Ablauf so wenig wie möglich gestört wird. So gibt es zwar in jedem Experimentierplot Bereiche, in denen Messstationen stehen, weshalb sie nicht mehr direkt beweidet und gemäht werden können. Um die Flächen jedoch vergleichbar zu halten, wird auf diesen Flächen die Landbewirtschaftung durch das Gebietsmanagement durchgeführt. Unterirdische Markierungen und Bambusstäbe sorgen dafür, dass die einzelnen Forscherteams präzise auf den ihnen zugewiesenen Teilflächen arbeiten, gleichzeitig die Bewirtschaftung durch den Landwirt aber nur minimal gestört wird. Landwirte können und sollen normal auf ihrem Land wirtschaften, damit die normale Flächennutzung möglichst realitätsgetreu erfasst werden kann.

Die Grundlage unseres Lebens darf nicht zerstört werden

Der Erhalt der Biodiversität ist ein sehr dringliches Ziel. Weltweit sind in Zeiten des Klimawandels und der in vielen Ländern, vor allem China und Indien, weiter steigenden Bevölkerung viele Arten vom akuten Aussterben bedroht. Vom bundesweiten Biodiversitätsforschungsprojekt erhofft man sich, das Interesse an der biologischen Vielfalt zu steigern. Gleichzeitig sollen mit dem Projekt für Interessenten wichtige Einblicke in die komplexen Zusammenhänge zwischen biologischer Vielfalt und deren Funktion in der Kulturlandschaft geschaffen werden.
Artenvielfalt wird nicht zuletzt auch durch die Menschen beeinflusst. So kann durch veränderte Landnutzung eine vielfältige Kulturlandschaft entstehen, an die sich wiederum viele Organismen anpassen können. Um den drohenden drastischen Verlust an Genen und Arten zu vermeiden, müssen wir erkennen, dass biologische Vielfalt nicht ersetzt werden kann. Viele Pflanzen- und Tierarten mit potenzieller Heilwirkung könnten für immer verloren sein. Erhalt der Artenvielfalt muss einen höheren Stellenwert erfahren als es jetzt der Fall ist. So liegt ein Großteil der Verantwortung zum Erhalt der Biodiversität in jedermanns Hand.

In Deutschland gibt es 14 von der UNESCO zu Biosphärengebieten erklärte Regionen, in denen vom Menschen geschaffene einmalige Kulturlandschaften geschützt werden. In diesen Arealen wird modellhaft gezeigt, wie die geschaffene Landschaft, einschließlich ihrer Biodiversität, erhalten und wirtschaftlich für den Menschen weiterentwickelt werden kann.

Als Exploratorien werden die drei Forschungsplattformen in Deutschland bezeichnet, in denen Experiment und Beobachtung verbunden zur interdisziplinären Untersuchung von Biodiversität und Ökosystemprozessen untersucht werden. Sie stellen eine Plattform dar, die den Zusammenhang zwischen der Landnutzung im Wald und im Gründland mit der Artenvielfalt von Tieren und Pflanzen zeigt. Wichtig ist es zu verstehen, welche ökosystemaren Prozesse ablaufen und wie diese im Zusammenhang mit der Artenvielfalt stehen. In jedem Exploratorium wurden über 1.000 Inventurflächen als sogenannte „Gridplots" mit unterschiedlichen Habitattypen und unterschiedlicher Landnutzungsintensität in Wäldern und Grünländern ausgewählt, basierend auf einem Raster mit 100 x 100 Metern Abstand. Innerhalb dieses Landnutzungsgradienten wurden aus den Gridplots jeweils 50 Versuchsflächen im Wald und im Grünland für weiterführende Untersuchungen und Experimente eingerichtet, die als „Experimentierplots" bezeichnet werden.

Gefördert wird das Großprojekt seit 2006 von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) mit insgesamt ca. 13 Millionen Euro bis zum Jahr 2010. Die Biodiversitäts-Exploratorien verfolgen eine Langzeitperspektive, um Langzeiteffekte und die gegenseitigen Verbindungen von Schwankungen in der biologischen Vielfalt, Klima und Landnutzung besser verstehen zu können.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/artenvielfalt-spiegelt-zustand-unserer-umwelt-wider