Arthropoden kriechen und schwirren um uns herum in freier Wildbahn und auf Ackerland, auf der Straße und zu Hause, unter unseren Fußböden und in unseren Rohrleitungen, sogar in unserer Nahrung und auf unseren Körpern. Aber obwohl uns diese Gruppe von wirbellosen Tieren – die mehr als eine Million Arten umfasst, einschließlich aller Insekten – oft Unannehmlichkeiten bereitet, wäre ihre Abwesenheit katastrophal: Arthropoden sind Ökosystemingenieure, die unsere Pflanzen bestäuben, landwirtschaftliche Böden umwälzen und eine enorme Vielfalt von Raubtieren erhalten , von Grasmücken bis zu Vielfraßen, die sich direkt oder indirekt von ihnen ernähren.
Doch trotz ihrer entscheidenden Bedeutung für die Umwelt und die Menschheit und trotz Daten, die auf einen besorgniserregenden Rückgang ihrer Anzahl in Gebieten hindeuten, die von menschlichen Aktivitäten betroffen sind, hatten Wissenschaftler keine ganzheitlichen, globalen Antworten auf grundlegende Fragen zu Arthropoden, z. B. wie viele es sind da draußen und wie viel sie zusammen wiegen.
Forschern des Weizmann Institute of Science ist nun ein entscheidender Schritt zur Beantwortung dieser Fragen gelungen. In einer heute veröffentlichten Studie in Wissenschaftliche Fortschrittehat ein Team unter der Leitung von Prof. Ron Milo berechnet, dass die Gesamtbiomasse oder das kollektive Gewicht der terrestrischen Arthropoden etwa 1 Milliarde Tonnen beträgt, was ungefähr der aller Menschen (etwa 400 Millionen Tonnen) und aller Nutztiere entspricht ( etwa 600 Millionen Tonnen) zusammen.
„Arthropoden wurden aufgrund ihrer zentralen Rolle in zahlreichen ökologischen Prozessen als ‚die kleinen Dinger, die die Welt regieren‘ beschrieben. Wir müssen sie berücksichtigen, wenn wir die Auswirkungen der Menschheit auf den Planeten und die möglichen Folgen des Klimawandels vollständig verstehen wollen “, sagt Dr. Yuval Rosenberg, der zusammen mit Dr. Yinon M. Bar-On die Studie in Milos Labor an Weizmanns Abteilung für Pflanzen- und Umweltwissenschaften leitete.
„Die Quantifizierung von Arthropodenpopulationen schafft eine Basislinie, anhand derer wir zukünftige Veränderungen der Arthropodengemeinschaften messen können und wie diese Veränderungen wiederum globale Prozesse beeinflussen könnten“, sagt Rosenberg.
Die Forscher sammelten Daten aus Tausenden von Beobachtungen, die im Laufe der Jahre an rund 500 Vermessungsstandorten auf der ganzen Welt durchgeführt wurden. Diese Standorte repräsentieren verschiedene Biome, die von Regenwäldern über Wüsten bis hin zu landwirtschaftlichen Gebieten reichen. Die Wissenschaftler untersuchten Daten zur Biomasse von Arthropoden sowohl unter als auch über der Erde, beispielsweise von Pflanzen.
Die Studie zeigt, dass der Großteil der Biomasse terrestrischer Arthropoden Lebewesen gehört, die unter der Erde leben – darunter Springschwänze und Milben, winzige Tiere, die für die reiche Ökologie der unterirdischen Welt von entscheidender Bedeutung sind. Unterirdische Arthropoden sind für Prozesse verantwortlich, die den Boden düngen und den globalen Kohlenstoffkreislauf beeinflussen. Sie jagen andere Organismen und halten ein ökologisches Gleichgewicht aufrecht. Die Forscher berechneten, dass die Zahl der einzelnen Arthropoden im Untergrund etwa 10 Trillionen oder 10 Milliarden Milliarden beträgt.
Soziale Insekten, die in Kolonien leben, machen die Hälfte der Masse unterirdischer Arthropoden aus: Termiten und Ameisen machen 40 bzw. 10 Prozent dieser Kategorie aus. Was die oberirdischen Arthropoden betrifft, findet sich der Großteil ihrer Biomasse wahrscheinlich in tropischen Wäldern, und dazu gehören viele bekannte Arthropoden wie Schmetterlinge, Ameisen, Käfer, Heuschrecken und Spinnen.
„Wir untersuchen Arthropoden oft aus der Perspektive der biologischen Vielfalt oder der Anzahl der Arten. Das ist ein äußerst wichtiges Prisma, aber es kann manchmal unser Verständnis des relativen Anteils verschiedener Arten von Arthropoden und ihres Einflusses auf ökologische Prozesse verzerren“, sagt Rosenberg.
„Arten mit vielen Individuen oder einem großen kollektiven Gewicht haben normalerweise einen größeren Einfluss als seltene Arten“, fügt er hinzu. „Die Quantifizierung der globalen Masse von Arthropoden hilft dabei, eine genauere und relevantere Perspektive auf verschiedene ökologische Prozesse zu entwickeln und fördert ein ganzheitliches, quantitatives Verständnis der Rolle der Arthropoden in der globalen Ökologie.“
„Diese Forschung bietet der breiten Öffentlichkeit eine Reihe von Einblicken“, sagt Milo, dessen Labor in den letzten Jahren mehrere Studien geleitet hat, die die globale Biomasse verschiedener Artengruppen kartieren.
„Die Abbildung korrigiert den Eindruck, dass wir es mit unendlichen, unerschöpflichen Arthropodenpopulationen zu tun haben. Das ist trotz ihrer weiten Verbreitung nicht der Fall. Arthropoden werden stark von menschlichen und klimatischen Einflüssen beeinflusst, was wiederum unsere Ökosysteme anfällig macht“, so Milo sagt. Sein Team hat zum Beispiel berichtet, dass es auf landwirtschaftlichen Flächen weit weniger Arthropoden gibt als in Wäldern und Wäldern derselben Klimazone.
„Die Gesundheit unserer Ökosysteme hängt zu einem großen Teil vom Zustand der Arthropodenpopulationen ab. Sie sind eine massive Kraft, wenn es darum geht, die Vegetation zu regulieren. Tausende von Vogelarten, Reptilien und Amphibien sind auf ihre Nahrung und letztendlich auf ihre Arthropoden angewiesen dazu beitragen, abgestorbene Pflanzen und Tiere sowie deren Exkremente zu zerkleinern und zu recyceln“, sagt Rosenberg.
„Das hat auch enorme Auswirkungen auf uns. Selbst ein scheinbar geringfügiger Dienst wie das Auflösen von Exkrementen düngt nicht nur den Boden, sondern verhindert auch den Ausbruch von Krankheiten und Schädlingen. Daher erfordert der weltweite Rückgang der Arthropodenpopulationen eine sorgfältige Überwachung ihrer Situation . Eine breite, quantitative Sichtweise kann uns dabei helfen, einzuschätzen, wie sich unsere Ökosysteme verändern könnten und wie sich dies auf unsere Gesundheit, Wirtschaft, Landwirtschaft und Lebensqualität auswirken könnte.“
Mehr Informationen:
Yuval Rosenberg et al., Die globale Biomasse und Anzahl terrestrischer Arthropoden, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.abq4049