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Experimentelle Ökologie : Die Kammern der Erkenntnis

  • -Aktualisiert am

Insekten als Reagenz hinzugeben

Die Klimakammern im Saalekreis sind kein Novum, eine ähnliche Anlage unterhält Frankreichs Centre National de la Recherche Scientifique in Montpellier. Doch in dieser Größenordnung sind die verglasten Ökosysteme einmalig. „In unserer Pilotstudie untersuchen wir, wie sich der Insektenbefall der Pflanzen auf die Mikrobengemeinschaft im Boden auswirkt“, erklärt Nico Eisenhauer. Interessant sei etwa, wie eine Pflanze ihre Abwehrkräfte mobilisiert und dazu die Pilzgemeinschaften in ihrem Feinwurzelwerk nutzt. „Das Ergebnis wird aber nur ein Puzzleteil eines großen Panoramas sein, das wir vollständig noch lange nicht kennen.“

Es gibt bereits Formeln, die versuchen, Ökosysteme als Ganzes zu erfassen. So hat der amerikanische Ökologe John Harte eine Gleichung auf der Annahme entwickelt, dass sich der wahrscheinlichste Zustand eines Ökosystems aufgrund einiger weniger Eckdaten berechnen lässt. Als Variablen schlug Harte die Größe eines Ökosystems, dessen Artenreichtum, die Zahl der Individuen pro Art und ihren Energieumsatz vor. Dafür sammelte Harte an der Universität Berkeley im Department of Environmental Science, Policy and Management die entsprechenden Daten einer Fläche von einem Viertelhektar und berechnete daraus, wie die Arten und Individuen in der umliegenden Region verbreitet sind, wie sich der Energieumsatz unter ihnen verteilt oder wie viele Arten auf einer bestimmten Fläche vorkommen.

Diagnostische Stoffwechselraten

Ein anderes Modell propagiert Stephen Hubbell an der University of California in Los Angeles. Dessen Vorhersagen zur Biodiversität beruhen allein auf der Annahme, wie viele Tiere in einer Population sich ausbreiten, geboren werden und sterben und wie schnell sich neue Arten bilden. James Brown von der University of New Mexico wiederum verfolgt eine metabolische Theorie der Ökologie, die aus der Stoffwechselrate der Organismen viele Muster eines Ökosystems erschließen will.

„Diese mathematischen Formeln funktionieren ganz gut. Aber sie sind eher Bestandsaufnahmen“, meint dazu Jonathan Chase. „Sie sagen uns nicht, was genau in einem Ökosystem passiert. Aber sie geben uns eine gute Grundlage, um die Zusammenhänge in einem Ökosystem zu erforschen.“ Will man aber im Detail wissen, was in Regenwäldern, auf einer Alpenwiese oder in einem Korallenriff passiert, gibt es keine Alternative dazu, Tier- und Pflanzenarten zu katalogisieren. Zum Beispiel arbeiten im Nationalpark Great Smoky Mountains im Südosten der Vereinigten Staaten Biologen seit 1998 daran, alle Arten im mehr als zweitausend Quadratkilometer großen Naturschutzreservat zu bestimmen, vom wilden Truthahn über den Weihnachtsfarn bis hin zu Algen, die nur unter dem Mikroskop erkennbar sind. Bislang wurden über 19.000 Arten entdeckt, rund ein Fünftel der auf insgesamt 100.000 geschätzten. Eine solche Liste reicht aber noch lange nicht, will man das Ökosystem des Parks verstehen. Dazu sind detaillierte Daten nötig: zum Verhalten der Organismen und ihren Interaktionen, zur Topographie, zur Witterung und zu den Stoffflüssen.

Vernetzte Heuschrecken

Wie komplex die Abläufe sein können, veranschaulicht eine von Ökologen gern zitierte Studie des Yale-Professors Oswald Schmitz, die demonstriert, wie Raubtiere das Verhalten ihrer Beute beeinflussen. In diesem Fall sind es Spinnen, die Heuschrecken auflauern, welche daraufhin gestresst reagieren und Schutz suchen. Und zwar zwischen den vorherrschenden Goldruten-Pflanzen, die reichlich Nahrung bieten, so dass die Heuschrecken zugleich ihren erhöhten Energiebedarf decken können. Durch diesen Fraßdruck werden die Goldruten zurückgedrängt, und andere Pflanzen florieren – die Artenvielfalt wächst. Eine Wiese, in der Spinnen nach Heuschrecken jagen, kann somit 1,4 Mal mehr Kohlenstoff binden als Grasland. Und zwar nicht nur in den darin existierenden Pflanzen und Tieren, deren Ausscheidungen und Körpern, sondern auch, weil Mikroben bei einem erhöhten Kohlenstoffgehalt und einem niedrigeren Stickstoffeintrag organisches Material langsamer kompostieren.

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