Obwohl es sich um eine erneuerbare Energiequelle handelt, ist die Verwendung von Biokraftstoffen umstritten, da der Anbau weniger, hochproduktiver Pflanzen zur Kraftstoffgewinnung zu einem Verlust der Artenvielfalt in den Anbausystemen führen kann, in denen Biomasse produziert wird. Ein Anbausystem bezieht sich auf die Kulturpflanzen, ihre Reihenfolge und die Bewirtschaftungspraktiken auf einem bestimmten Feld.
Jetzt haben Forscher in den USA Ameisengemeinschaften in verschiedenen Arten von Bioenergie-Anbausystemen verglichen, um besser zu verstehen, wie diese Systeme biotische Gemeinschaften und ihre Funktionen prägen. Die Ergebnisse werden veröffentlicht in Grenzen in der Naturschutzwissenschaft.
„Wir haben unterschiedliche Ameisengemeinschaften gefunden, als wir einjährige Nutzpflanzen, mehrjährige Systeme und verschiedene mehrjährige Polykulturen mit vielen Pflanzenarten verglichen haben“, sagte Erstautor Dr. Nathan Haan, der Daten für diese Studie an der Kellogg Biological Station der Michigan State University sammelte und derzeit daran forscht Ökologie der Insekten als Assistenzprofessor an der University of Kentucky.
„Mehrjährige Bioenergie-Anbausysteme, insbesondere solche, die eine größere Pflanzenvielfalt beinhalten, führen zu einer anderen und vielfältigeren Ameisengemeinschaft als einfachere Systeme.“
Ameisen und Nutzpflanzen
Ameisen sind häufig vorkommende und einflussreiche Akteure im Grasland und in Agrarökosystemen. Sie können wichtige Raubtiere, Samenverbreiter und Bodenbauer sein. „Wenn große Teile unserer Landschaften dem Anbau von Pflanzen zur Energiegewinnung gewidmet werden, sind Ameisen ein Top-Kandidat für die Untersuchung, wie sich Insektengemeinschaften von Kulturpflanze zu Kulturpflanze unterscheiden könnten“, erklärte Haan.
Die Forscher untersuchten 10 Bioenergie-Anbausysteme in einer Versuchsanordnung in Michigan. Zu den Systemen gehörten einjährige Nutzpflanzen (Mais und zwei Ginsterarten), einfache mehrjährige (mehrjährige) Systeme (zwei Rutenhirse, Miscanthus und eine einheimische Grasmischung) und verschiedene mehrjährige Systeme (rekonstruierte Prärie, sukzessive freiwillige Vegetation und eine kurze). -Rotationsanlage mit Pappeln).
Die Forscher fingen fast 10.000 einzelne Ameisen von 22 Arten. In komplexen Ökosystemen übernahmen Ameisen mehr funktionelle Aufgaben – zum Beispiel als Raubtiere oder Samenverbreiter – als in einfachen Systemen. Der Artenreichtum war in vielfältigen Systemen am höchsten und in einfachen Systemen am niedrigsten. Auch die Zusammensetzung der Gemeinschaft war unterschiedlich: Einige häufig vorkommende Ameisenarten wurden in allen Anbausystemen gefunden; seltenere Arten kamen jedoch nur in pflanzendiversen Staudensystemen vor.
Optimierung der Ernte für Kraftstoff
Die getesteten Nutzpflanzen hätten unterschiedliche Vor- und Nachteile für die Biokraftstoffproduktion, betonten die Forscher. Einige von ihnen sind produktiver, haben aber einen geringen Erhaltungswert; andere sind zwar weniger produktiv, haben aber Vorteile für den Naturschutz. Stauden können beispielsweise dazu beitragen, Kohlenstoff in ihren Wurzeln unter der Erde zu speichern. Auch Prärien mit gemischten Arten können sehr produktiv sein und weisen eine viel größere Artenvielfalt auf. Allerdings gibt es noch mehr Unbekannte darüber, wie ihre Biomasse zur Erzeugung von Endprodukten genutzt werden soll.
„Es geht darum, Kompromisse zu verstehen und herauszufinden, wie man sie optimieren kann“, betonte Haan. Derzeit werden 40 % des in den USA produzierten Mais zur Herstellung von Ethanol verwendet, das häufig als Kraftstoff verwendet wird. Der Anbau von so viel Mais in Monokulturen ist jedoch von Natur aus eine nicht nachhaltige Lösung für die Zukunft.
„Es gibt eine Reihe anderer Anbausysteme, die übernommen und zu Hauptstützen werden könnten. Wir müssen verstehen, welche davon biodiversitätsfreundlich sind und welche nicht“, sagte Haan.
Grundlagen für die Produktion von Biokraftstoffen
Die Forscher hoffen, dass ihre Studie Entscheidungen darüber treffen wird, welche Pflanzen für die nachhaltige Biokraftstoffproduktion verwendet werden können, wo diese Pflanzen angebaut werden und wie sie bewirtschaftet werden.
„Bioenergie scheint in den Nachrichten und im öffentlichen Diskurs immer wieder in Mode zu kommen, aber Prognosen gehen davon aus, dass wir in den kommenden Jahrzehnten Bioenergiepflanzen in großem Maßstab einsetzen müssen, um den Klimawandel erfolgreich zu bekämpfen“, sagte Haan.
Obwohl die vorliegende Forschung in einer einzigen Versuchsanordnung durchgeführt wurde, wird erwartet, dass die allgemeinen Muster an anderen Orten ähnlich sind, sagte Haan. Es ist jedoch erforderlich, in anderen Zusammenhängen spezifischere Informationen zu sammeln.
Mehr Informationen:
Bioenergie-Anbausysteme prägen die Zusammensetzung und funktionale Rolle der Ameisengemeinschaft. Grenzen in der Naturschutzwissenschaft (2024). DOI: 10.3389/fcosc.2023.1283225