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Experimentelle Ökologie : Die Kammern der Erkenntnis

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Kein unerwarteter Wolkenbruch, keine Mäuseplagen: In den Ecotron-Klimakammern von Sachsen-Anhalt haben die Ökologen alles unter Kontrolle. Bild: Tilo Arnhold/ iDiv

Um komplexen Wechselwirkungen in Ökosystemen aufzuklären, stecken Forscher nun ganze Wiesenstücke vollverkabelt unter Glas.

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          Hier herrscht die totale Überwachung“, sagt Nico Eisenhauer und steckt seinen Kopf in eine Klimakammer. Auf zweieinhalb Quadratmetern breitet sich darin eine Miniatur-Wiesenlandschaft unter LED-Leuchten und Brauseköpfen aus. Nebst Gänseblümchen, Honiggras, Wiesenschwingel und Wiesenflockenblumen bilden zwei Bohnenarten ein dichtes Grün. Je 19 Stück von jeder Spezies sind im gleichen Abstand gepflanzt. Auf den Bohnen saugen sich Blattläuse mit Pflanzensaft voll, während nebenan ihre Artgenossen von Marienkäfern verspeist werden. „Die ernten wir morgen und zählen sie“, verkündet Eisenhauer.

          Die Kammer, die ein denkbar schlichtes Ökosystem beherbergt, ist mit allem ausgestattet, was die Technik hergibt. An der Decke hängt eine 360-Grad-Kamera, die das Wachstum der Pflanzen und das Verhalten der Tiere dokumentiert. Vier Sensoren messen Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Durch den mit zwei Tonnen Erde gefüllten Metallkübel führt außerdem eine Plexiglasröhre mit einem Scanner, der wöchentlich das Wurzelwachstum registriert. In drei Bodentiefen werden Temperatur, Feuchtigkeit sowie die Wasserspannung erfasst, Saugsonden sammeln das Sickerwasser für chemische Analysen ein. Regelmäßig entnehmen Eisenhauers Mitarbeiter noch Bodenproben, um die darin lebenden Fadenwürmer, Springschwänze, Milben und Pilze zu bestimmen.

          Das Grüne und das Braune

          All das geschieht parallel in zwölf von insgesamt vierundzwanzig Kammern, die im Dämmerlicht einer früheren Maschinenhalle stehen. „Wir wollen verstehen, wie ,grüne‘ und ,braune‘ Teile von Ökosystemen miteinander interagieren“, sagt Eisenhauer. „Dazu müssen wir so viele Daten wie möglich sammeln.“

          Die belebte Natur, also alles, was da kreucht, fleucht und gedeiht, in vollständige Gleichungen zu packen, ist bislang noch keinem gelungen. Ökosysteme sind schwer zu durchschauen. Spätestens seit den 1990er Jahren sind Ökologen jedoch durch Klimawandel, intensive Landwirtschaft und den Verlust von natürlichen Lebensräumen gefordert, der Dynamik von Fauna und Flora tiefer auf den Grund zu gehen. Inzwischen machen es Computer möglich, immer größere Datensätze zu verarbeiten. Dazu gehören Messwerte von Sensornetzwerken in freier Wildbahn, Genomsequenzen oder Satellitenbilder. Ziel ist es, sie in Modelle zu integrieren. Auf diesem Wege wollen Nico Eisenhauer und seine Kollegen drängende Fragen beantworten. Wie verändert sich ein Ökosystem durch invasive Arten? Was bedeutet ein Verlust an Biodiversität für die Reinigung des Wassers? Neben Satellitenbeobachtungen und Feldstudien sollen dabei auch Experimente in Klimakammern beitragen. Eine Theorie für die Natur zu entwickeln, die alle Größen, Regeln und Kräfte des Lebens erfasst, die von einer Wasserpfütze bis hin zum Dschungel wirken, ist eine Herausforderung, die am ehesten der Suche nach der Weltformel gleicht. „Wir sind in Ökosystemen über alle Größenskalen hinweg mit dem Problem der Komplexität konfrontiert“, sagt der theoretische Ökologe Jonathan Chase, der wie Eisenhauer am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung Idiv in Leipzig tätig ist.

          Im Mai konnte das Team jetzt Ecotron einweihen, eine rund 3,7 Millionen Euro teure Anlage in der Versuchsstation Bad Lauchstädt, die hier in Sachsen-Anhalt vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung betrieben wird. Die neuen 24 Minigewächshäuser haben den Vorteil, dass darin Experimente streng kontrolliert stattfinden können. Was nicht sein soll, passiert auch nicht: kein unerwarteter Wolkenbruch, keine unerwünschte Mäuseplage. Gleichzeitig können die Bedingungen in den Klimakammern so variiert werden, dass die Forscher statistisch belastbare Daten erhalten.

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