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Pressemitteilungen

Das grosse Fressen: Artenreiche Nahrungsnetze produzieren effizienter Biomasse

Frankfurt, den 06.10.2016. Forscher des Senckenberg haben eine Rückkopplung in komplexen Nahrungsnetzen entdeckt. Artenreiche Ökosysteme begünstigen demnach große, schwere Tiere. Obwohl die Menge gefressener Pflanzen dabei zunimmt, bleibt die pflanzliche Biomasse im Vergleich zu artenarmen Ökosystemen ungefähr gleich hoch. Grund ist, dass sich in artenreichen Ökosystemen Pflanzengemeinschaften entwickeln, deren Wachstum  energetisch effizienter ist. Allerdings ist das Ausmaß der Biomasseproduktion in artenreichen Ökosystemen stabiler und wird dadurch vorhersagbar. Artensterben führt also zu unvorhersagbaren Ausfällen, die der Mensch kompensieren müsste, schreibt das Team heute im Fachjournal „Nature Communications“.
 
In Ökosystemen spielt sich täglich das große Fressen und Gefressen-Werden ab. Pflanzen bilden die Basis der Nahrungsketten und werden von Pflanzenfressern gefressen, die ihrerseits als Beute für Fleischfresser dienen. Aber auch diese Fleischfresser können größeren Tieren zum Opfer fallen. Viele dieser Räuber am oberen Ende der Nahrungskette sind Generalisten, einige fressen gelegentlich auch pflanzliche Bestandteile. So entstehen dichte Nahrungsnetze, in denen es viele komplexe Fraßbeziehungen gibt. Was passiert nun, wenn die Vielfalt an Tieren abnimmt?

Ein Team um Dr. Florian Schneider vom Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum hat ein neues mathematisches Modell erstellt, das genau dies berechnet. „Wir haben am Computer 20.000 Ökosysteme und die darin ablaufenden Fraßvorgänge simuliert; von Ökosystemen mit wenigen Tier- und Pflanzenarten bis hin zu Ökosystemen mit über hundert Arten. Welche Arten und wieviele Individuen von jeder Tier- und Pflanzenart bis zum Ende überleben, ist am Anfang noch offen. Die Körpermasse einer Art ist entscheidend, denn von ihr hängt nicht nur die Fraßmenge (bei Tieren) und der Stoffwechsel ab, sondern vor allem auch die Fraßpräferenz“, erklärt Schneider.

Trotz mehr Fraßfeinden bleibt Biomasseproduktion der Pflanzen stabil
Das Ergebnis überrascht, denn auch wenn es viele verschiedene tierische Fraßfeinde gab, produzierten Pflanzen genauso viel Biomasse wie in Simulationen, in denen die Artenvielfalt der Fraßfeinde gering war. Und das, obwohl bei zunehmender tierischer Artenvielfalt sowohl die Fraßmenge an Pflanzen als auch der Fraß der Tiere untereinander zunahm. Damit werden zwei bisher als gegensätzlich interpretierte Lehrmeinungen miteinander vereinbar. Die bisherige Erwartung war: Artenreiche Tiergemeinschaften sind für die Pflanzenbiomasse entweder förderlich, weil die Generalisten sich gegenseitig dezimieren, oder nachteilig, weil die vielen verschiedenen Tierarten durch ihre unterschiedlichen Präferenzen auch mehr Pflanzenarten fressen können.

Artensterben begünstigt Leichtgewichte
Im Modell geschieht aber beides zugleich. Denn mit der Anzahl der Arten verändert sich auch die Zusammensetzung der Artengemeinschaften. Wenn es insgesamt weniger Tierarten gibt, überleben zumeist kleinere Arten mit geringerer Körpermasse. Vom Artenreichtum eines Ökosystems profitieren eher große Tiere an der Spitze der Nahrungskette. „Insgesamt ist das Gesamtgewicht der Tiere in artenreichen Ökosysteme daher höher als in artenarmen Ökosystemen“, so Schneider. „Außerdem gibt es in artenreichen Ökosystemen mehr langsam wachsende, größere Pflanzen.“

Pflanzen wachsen in artenreichen Ökosystemen effizienter nach
Das ist effizient, denn große Pflanzen verbrauchen beim Wachstum im Vergleich zu kleinen Pflanzen weniger Energie, beispielsweise durch Atmung. Je artenreicher die Tiergemeinschaft, desto energetisch effektiver ist daher die Biomasseproduktion der Pflanzen. Die größeren Tiere in artenreichen Ökosystemen fressen zwar tendenziell mehr Pflanzen, aber durch das effizientere Wachstum der großen Pflanzen wird dieser Verlust kompensiert. Das erklärt, warum die Biomasseproduktion der Pflanzen sowohl in artenarmen als auch in artenreichen Ökosystemen ungefähr gleich hoch ist.

Artensterben macht Biomasseproduktion schwerer vorhersagbar
Also, alles gut? Mitnichten, denn das vom Menschen verursachte Artensterben hat Auswirkungen auf die Vorhersagbarkeit der Biomasseproduktion. „Unsere Simulationen zeigen, dass artenreiche Ökosysteme Biomasse in einem relativ stabilen, vorhersagbaren Ausmaß produzieren. In artenarmen Ökosystemen ist hingegen eine Entwicklung in beide Richtungen möglich; d.h. es wird viel mehr oder viel weniger Biomasse produziert. Das Wohl der Menschen hängt in vielerlei Hinsicht von der Verlässlichkeit der Biomasseproduktion ab. Artenreichtum bringt demnach größere Sicherheit“, resümiert Schneider.

Pressebilder

Ameisen Seifert SGN

In Nahrungsnetzen gibt es viele komplexe Fraßbeziehungen; beispielsweise werden pflanzenfressende (hier Giersch) Blattläuse von Schwebfliegen vertilgt, die wiederum Opfer von Ameisen werden können. Copyright: Bernhard Seifert

Pressebilder können kostenfrei für redaktionelle Bericht-erstattung verwendet werden unter der Voraussetzung, dass der genannte Urheber mit veröffentlicht wird. Eine Weiter-gabe an Dritte ist nur im Rahmen der aktuellen Berichterstattung zulässig.

Kontakt

Dr. Florian D. Schneider
Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum
Tel. 069- 7542 1914
Fd.schneider@senckenberg.de

Sabine Wendler
Pressestelle
Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum
Tel. 069- 7542 1818
pressestelle@senckenberg.de

Publikation

Schneider, Florian D., Brose, U., Rall, B.C. and Guill, C. (2016): Animal diversity and ecosystem functioning in dynamic food webs, Nature Communications. Doi: 10.1038/ncomms12718

Die Natur mit ihrer unendlichen Vielfalt an Lebensformen zu erforschen und zu verstehen, um sie als Lebensgrundlage für zukünftige Generationen erhalten und nachhaltig nutzen zu können - dafür arbeitet die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung seit nunmehr fast 200 Jahren. Diese integrative „Geobiodiversitätsforschung“ sowie die Vermittlung von Forschung und Wissenschaft sind die Aufgaben Senckenbergs. Drei Naturmuseen in Frankfurt, Görlitz und Dresden zeigen die Vielfalt des Lebens und die Entwicklung der Erde über Jahrmillionen. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Das Senckenberg Naturmuseum in Frankfurt am Main wird von der Stadt Frankfurt am Main sowie vielen weiteren Partnern gefördert. Mehr Informationen unter www.senckenberg.de.

2016 ist Leibniz-Jahr. Anlässlich des 370. Geburtstags und des 300. Todestags des Universalgelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz (*1.7.1646 in Leipzig, † 14.11.1716 in Hannover) veranstaltet die Leibniz-Gemeinschaft ein großes Themenjahr. Unter dem Titel „die beste der möglichen Welten“ – einem Leibniz-Zitat – rückt sie die Vielfalt und die Aktualität der Themen in den Blick, denen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der bundesweit 88 Leibniz-Einrichtungen widmen. www.bestewelten.de