Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Ob groß oder klein – pflanzenfressende Tiere wie Hirsche, Murmeltiere, Mäuse, Schnecken oder Insekten spielen eine zentrale Rolle im Ökosystem Wiese. Insbesondere wenn die Wirbellosen fehlen, zerfallen Nahrungsnetze und Nährstoffkreisläufe; das Ökosystem bricht zusammen. Dies zeigen die Resultate einer Studie der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL im Schweizerischen Nationalpark.
Bislang ist wenig bekannt, wie sich ein Verlust von verschieden grossen Tierarten – zum Beispiel vom Hirsch bis zur kleinen Blattlaus – auf die Vernetzungen und somit auch auf das Funktionieren eines Ökosystems auswirkt. Forschende der WSL und ihre Forschungspartner untersuchten in einem fünfjährigen Experiment erstmals unter realen Bedingungen, was bei einem selektiven Ausschluss von verschiedenen Pflanzenfressern im Ökosystem Wiese passiert. Vor allem der Verlust der wirbellosen Tiere könnte gravierende Folgen für diesen Lebensraum haben, legen die in der wissenschaftlichen Zeitschrift «Nature Communications» veröffentlichten Ergebnisse nahe.
In Absprache mit der Parkverwaltung stellten die Forschenden von 2009 bis 2013 Zäune im Schweizerischen Nationalpark auf. Die Zäune schlossen die Pflanzenfresser der Grösse nach von den Wiesen aus: zuerst die grossen Säugetiere wie den Hirsch, dann die kleineren wie Murmeltier, Hase und Maus und zuletzt die wirbellosen Tiere wie Schnecken, Heuschrecken oder Blattläuse. Das Setup des Experiments entspricht der Realität: Sterben Tiere aus, verschwinden sie der Grösse nach; zuerst die Grossen, dann die Kleinen.
Wirbellose übernehmen, wenn Wirbeltiere verschwinden
Fehlten die grossen Säugetiere, gab es mehr Interaktionen zwischen den verbleibenden Lebensgemeinschaften und ihrer unbelebten Umwelt, etwa der Bodenchemie, als wenn die Säugetiere anwesend waren. Konkret heisst dies zum Beispiel, dass vom Wegfallen der Huftiere schnellwüchsige Pflanzenarten profitierten, die Bodennährstoffe gut nutzen können (biotisch-abiotische Interaktion), auf Kosten von Pflanzen, die starke Beäsung ertragen (biotisch-biotische Interaktionen). Mit grossen Säugern, in dieser Studie insbesondere mit Hirschen, funktioniert ein Ökosystem aber nicht schlechter als ohne; es funktioniert anders.
Wurden hingegen alle Tiere ausgeschlossen, auch die oberirdisch lebenden Wirbellosen, nahmen die Interaktionen sowohl zwischen Lebensgemeinschaften (z.B. zwischen Pflanzen und Bakterien im Boden) wie auch zwischen Lebensgemeinschaften und der unbelebten Umwelt (z.B. zwischen Pflanzen und Bodennährstoffen) ab. Die ober- und unterirdische Vernetzung wurde schlechter. «Wir nahmen an, dass vor allem die grossen Tiere eine grosse Wirkung im System haben. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass auch die kleinen, wirbellosen Tiere sehr wichtig für das Funktionieren des Systems sind», sagt Anita Risch, Erstautorin der Studie und Leiterin der WSL-Forschungsgruppe Pflanzen-Tier-Interaktionen.
Wirbellose müssen besser geschützt werden
Je besser die Lebensgemeinschaften auf den untersuchten Wiesen interagierten und so mit ihrer Umwelt vernetzt waren, desto besser funktionierte das Ökosystem. Als Mass für dieses Funktionieren wurden im Nationalpark beispielsweise die Nährstoffverfügbarkeit, die Bodenatmung und die Anzahl Pflanzenarten erhoben. War die Vernetzung hingegen schlecht, funktionierte auch das Ökosystem schlecht. Es wird instabil und kann weniger gut auf sich ändernde Umweltbedingungen reagieren.
Die Resultate des Experiments zeigen, wie wichtig die Lebensgemeinschaft der wirbellosen Tiere für das Funktionieren von Ökosystemen ist, insbesondere, wenn grössere Säugetiere fehlen. Doch die Anzahl Arten und Individuen der Wirbellosen scheinen in der Schweiz wie auch in Mitteleuropa in jüngster Zeit abzunehmen, nicht nur in intensiv bewirtschaftetem Ackerland. «Uns beunruhigt, dass die Wirbellosen vermehrt auch in Schutzgebieten zu fehlen scheinen», sagt Martin Schütz, Mitautor der Studie. Die beiden Forschenden warnen vor einem Verlust an Wirbellosen: «Wir müssen unsere Anstrengungen erhöhen, wirbellose Tiere zu schützen, denn sie sind von immenser Bedeutung für die Vernetzung und Funktionalität unserer Ökosysteme».
Originalpublikation:
Risch, A.C., Ochoa-Hueso, R., van der Putten W.H., Bump, J.K., Busse, M.D., Frey, B., Gwiazdowicz, D.J., Page-Dumroese, D.S., Vandegehuchte, M.L., Zimmermann, S., Schuetz, M. (2018): Size-dependent loss of aboveground animals differentially affects grassland ecosystem coupling and functions. Nature Communications. doi:10.1038/s41467-018-06105-4.