Eine Schrebergartenkolonie für Forschungszwecke

Die Forscher legen Wiesenparzellen an und säen verschiedene Pflanzenarten aus.

Änderungen bestimmter Umweltparameter können also zu einer vollkommen neuen geographischen Verteilung von Populationen und zu einer anderen Zusammensetzung von Arten innerhalb eines Ökosystems führen. Solche Wechselbeziehungen zwischen Artenvielfalt und Ökosystemprozessen untersuchen auch die Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena. Eines der umfangreichsten Experimente dazu war das zwischen 1996 und 1999 durchgeführte EU-Projekt BIODEPTH. An acht Standorten innerhalb Europas wurden in einem einheitlichen Versuchsaufbau 480 Wiesenparzellen angelegt und verschiedene heimische Pflanzenarten ausgesät.

Dabei variierten die Forscher sowohl die Zahl als auch die Zusammensetzung der Arten in den jeweiligen Mini-Gärten. Sie reduzierten die Zahl der Arten in den jeweils vier Quadratmeter großen Parzellen von 16, 8, 4 und zwei Arten bis hin zur Monokultur, also einer verbleibenden Art. Darüber hinaus teilten die Forscher die Pflanzen in Artgruppen mit ähnlichen Eigenschaften, so genannte „funktionelle Gruppen“, und variierten diese gleichzeitig auf den Versuchsflächen. Um die Zusammensetzung an Pflanzen konstant zu halten, mussten die Forscher regelmäßig zum „Unkraut-Jäten“ ins Feld. Über drei Jahre hinweg erfassten die Ökologen europaweit eine Reihe von Ökosystemeigenschaften und -prozessen. Eine ihrer ganz wesentlichen Fragen lautete: Beeinflusst pflanzliche Artenvielfalt die Produktivität eines Ökosystems?

Die Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass der nördlichste und die südlichsten Standorte generell niedrigere Biomasse-Werte (Heu-Ertrag) lieferten als die zentraleuropäischen Standorte. Ein Trend jedoch war unverkennbar: Sowohl die Anzahl der Arten als auch die der funktionellen Gruppen beeinflusste die Produktivität. Die Mini-Gärten mit geringerer pflanzlicher Diversität bauten tatsächlich weniger Biomasse auf als jene mit einer größeren Vielfalt an Arten oder an funktionellen Typen.

Diese in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse schienen eine bereits von Charles Darwin in seinem Buch „Die Entstehung der Arten“ 1859 geäußerte Vermutung zu bestätigen: „If a plot of ground be sown with one species of grass, and a similar plot be sown with several distinct genera, a greater number of plants and a greater weight of dry herbage can thus be raised”. Dennoch blieben einige Forscherkollegen skeptisch: Die Ergebnisse, so einer der Haupteinwände, seien zwar für experimentell angelegte Ökosysteme zutreffend, ließen sich aber nicht unbedingt auf natürliche, bestehende Ökosysteme übertragen. Im Zuge dieser Diskussion wurden daher eine Reihe neuer Forschungsprojekte initiiert, u.a. auch zur Übertragbarkeit der Ergebnisse auf natürliche Pflanzenbestände.

Inzwischen gilt BIODEPTH als eines der herausragendsten EU-Projekte. „Wir konnten in ersten Ansätzen experimentell zeigen, dass ökologische Unterschiede zwischen den Arten dazu führen, dass mit zunehmender Artenzahl die vorhandenen Ressourcen wie Licht, Wasser und Nährstoffe effektiver genutzt werden“, erläutert Ernst-Detlef Schulze, Direktor am Jenaer Institut. Die Wissenschaftler nennen das Nischen-Komplementarität. So durchwurzeln verschiedene Pflanzenarten den Bodenraum unterschiedlich und nutzen das vorhandene Wasser optimal. Wächst dagegen nur eine einzige Art im Ökosystem, so wurzeln alle Pflanzen in derselben Bodentiefe. Sie konkurrieren dann um weniger verfügbares Wasser und wachsen schlechter.