Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Arten­viel­falt stärkt Öko­sy­ste­me im Klimawandel

Symbolbild Bildung

Inter­na­tio­na­ler For­schungs­ver­bund berich­tet in ‚Natu­re‘ über Aus­wir­kun­gen extre­mer Wetterereignisse

Öko­sy­ste­me, die eine gro­ße Arten­viel­falt auf­wei­sen, sind dadurch bes­ser gegen Dür­re und ande­re extre­me Wet­ter­ereig­nis­se gewapp­net. Sie zei­gen gegen­über der­ar­ti­gen Stö­run­gen eine höhe­re Wider­stands­fä­hig­keit. Denn das Wachs­tum von Pflan­zen wird durch extre­me Wet­ter­ereig­nis­se umso weni­ger beein­träch­tigt, je arten­rei­cher die Gemein­schaf­ten sind, in denen die Pflan­zen leben. Zu die­sem Ergeb­nis kom­men inter­na­tio­na­le For­schungs­grup­pen, die in einem welt­wei­ten Ver­bund die Daten ihrer Expe­ri­men­te zusam­men aus­ge­wer­tet haben und ihre For­schungs­er­geb­nis­se jetzt im Wis­sen­schafts­ma­ga­zin ‚Natu­re‘ vorstellen.

Die neu­en Erkennt­nis­se beru­hen auf mehr­jäh­ri­gen Expe­ri­men­ten, die auf ins­ge­samt 46 Gras­land­flä­chen in Euro­pa und Nord­ame­ri­ka statt­fan­den. Rund 40 Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­ler aus den USA, Deutsch­land, Groß­bri­tan­ni­en, Irland, Frank­reich, der
Schweiz, den Nie­der­lan­den, Tsche­chi­en und Japan haben dar­an teil­ge­nom­men. Sie ermit­tel­ten in Bezug auf jede die­ser Flä­chen, wie­viel Bio­mas­se die Pflan­zen pro Jahr pro­du­zier­ten, wie sich das Wet­ter in jedem Jahr ent­wickel­te und wie hoch die Arten­viel­falt war. So konn­te über alle For­schungs­stand­or­te hin­weg ver­glei­chend unter­sucht wer­den, wie sich Extrem­ereig­nis­se auf die jähr­li­che Bio­mas­se­pro­duk­ti­on arten­rei­cher und arten­ar­mer Pflan­zen­ge­mein­schaf­ten aus­wir­ken. Die Ergeb­nis­se sind ein­deu­tig: Wo nur ein oder zwei Pflan­zen­ar­ten zusam­men­leb­ten, ver­rin­ger­te sich ihre Pro­duk­ti­vi­tät um 50 Pro­zent. In Pflan­zen­ge­mein­schaf­ten mit 16 oder 32 Arten sank die jähr­li­che Bio­mas­se­pro­duk­ti­on jedoch nur halb so stark.

An den Unter­su­chun­gen waren sei­tens der Uni­ver­si­tät Bay­reuth Prof. Dr. Anke Jentsch (Stö­rungs­öko­lo­gie) und Prof. Dr. Carl Bei­er­kuhn­lein (Bio­geo­gra­phie) mit ihren For­schungs­teams maß­geb­lich betei­ligt. Denn die Ver­suchs­flä­chen im Öko­lo­gisch-Bota­ni­schen Gar­ten der Uni­ver­si­tät bie­ten die Mög­lich­keit, ver­schie­den­ste Kli­mas­ze­na­ri­en mit hoher Prä­zi­si­on zu simu­lie­ren: Zel­t­ar­ti­ge Dächer kön­nen alle Nie­der­schlä­ge abfan­gen und die Pflan­zen einem extre­men Dür­re­stress aus­set­zen. Geziel­te Bewäs­se­rungs­maß­nah­men füh­ren zu Boden­ver­hält­nis­sen, wie sie bei lang anhal­ten­den Nie­der­schlä­gen ent­ste­hen. Und mit weit ver­zweig­ten Heiz­ka­beln im Boden las­sen sich rasche Abfol­gen von Frost- und Tau­pe­ri­oden nach­ah­men. Bereits vor zehn Jah­ren star­te­te daher auf dem Bay­reu­ther Cam­pus die Serie der EVENT-Expe­ri­men­te, die dar­auf abzie­len, kurz- und lang­fri­sti­ge Wir­kun­gen von Extrem­ereig­nis­sen auf ein­zel­ne Pflan­zen sowie auf ver­schie­den­ar­ti­ge Pflan­zen­ge­mein­schaf­ten zu testen. Der For­schungs­ver­bund ‚Aus­wir­kun­gen des Kli­mas auf Öko­sy­ste­me und kli­ma­ti­sche Anpas­sungs­stra­te­gien (FORK­AST)‘, der 2009 von der Baye­ri­schen Staats­re­gie­rung im Rah­men des ‚Kli­ma­pro­gramms Bay­ern 2020‘ ein­ge­rich­tet wur­de, för­der­te die Bay­reu­ther Forschungsarbeiten.

„Die jetzt in ‚Natu­re‘ ver­öf­fent­lich­ten Erkennt­nis­se bele­gen, wie zukunfts­wei­send die­se Initia­ti­ve war. Vie­le Indi­zi­en spre­chen heu­te dafür, dass extre­me Wet­ter­eig­nis­se in vie­len Welt­re­gio­nen künf­tig häu­fi­ger auf­tre­ten wer­den als in frü­he­ren Jahr­zehn­ten“, erklärt Prof. Bei­er­kuhn­lein, der an der Uni­ver­si­tät den Lehr­stuhl für Bio­geo­gra­phie lei­tet. „Des­halb ist es wich­tig zu wis­sen, wie wir funk­tio­nie­ren­de Öko­sy­ste­me – deren lebens­wich­ti­ge Ser­vice­lei­stun­gen für die Men­schen häu­fig unter­schätzt wer­den – vor Extrem­ereig­nis­sen schüt­zen kön­nen. Unse­re welt­wei­te Stu­die zeigt: Indem wir dafür sor­gen, dass die Bio­di­ver­si­tät von Öko­sy­ste­men gestärkt oder zumin­dest nicht wei­ter geschwächt wird, sichern wir eige­ne Lebensgrundlagen.“

Eine zen­tra­le Fra­ge konn­ten die bis­he­ri­gen For­schungs­ar­bei­ten aller­dings noch nicht beant­wor­ten: Wovon hängt es ab, wie rasch sich Pflan­zen nach über­stan­de­nen Extrem­ereig­nis­sen erho­len und zu ihrer frü­he­ren Lei­stungs­fä­hig­keit zurück­keh­ren? Die Ver­mu­tung, die­ser Rege­ne­ra­ti­ons­vor­gang wer­de durch die Arten­viel­falt von Pflan­zen­ge­mein­schaf­ten beschleu­nigt, bestä­tig­te sich im glo­ba­len Ver­gleich zwi­schen den For­schungs­stand­or­ten noch nicht. „Wir wol­len des­halb die enge Zusam­men­ar­beit mit unse­ren inter­na­tio­na­len Part­nern fort­set­zen, um auch in die­sem Punkt Klar­heit zu gewin­nen“, sagt Prof. Jentsch und fährt fort: „Neue­re Bay­reu­ther Unter­su­chun­gen haben gewis­se Indi­zi­en dafür erge­ben, dass bei der Rege­ne­ra­ti­on von Pflan­zen­ge­mein­schaf­ten weni­ger die Viel­falt der Arten als viel­mehr deren funk­tio­nel­le Unter­schied­lich­keit und eben­so die gene­ti­sche Viel­falt inner­halb von Arten eine Rol­le spie­len könn­ten. Unse­re For­schungs­mög­lich­kei­ten auf den Ver­suchs­flä­chen des Öko­lo­gisch-Bota­ni­schen Gar­tens wer­den eine wert­vol­le Unter­stüt­zung sein, wenn es dar­um geht, die­se und ande­re Ver­mu­tun­gen zu erhär­ten – oder auch zu wider­le­gen. Die Wech­sel­wir­kun­gen zwi­schen Extrem­ereig­nis­sen, Bio­di­ver­si­tät und pflanz­li­cher Pro­duk­ti­vi­tät blei­ben in jedem Fall ein span­nen­des Forschungsgebiet.“

Ver­öf­fent­li­chung:
Forest Isbell et al.,
Bio­di­ver­si­ty incre­a­ses the resi­stance of eco­sy­stem pro­duc­ti­vi­ty to cli­ma­te extremes,
Natu­re (2015), Advan­ce Online Publi­ca­ti­on. DOI: 10.1038/nature15374