Pflanzen brauchen Licht zum Wachsen. Aufgrund überschüssiger Nährstoffe und/oder des Fehlens von Pflanzenfressern kann jedoch weniger Licht tiefere Vegetationsschichten im Grasland erreichen. Folglich dominieren wenige schnell wachsende Arten und die Pflanzenvielfalt nimmt ab. Bisher wurde dieser Zusammenhang indirekt durch Experimente hergestellt, aber nie direkt durch experimentelles Hinzufügen von Licht im Feld.
Nun konnte ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) die dominierende Rolle experimentell nachweisen Lichtwettbewerb zum ersten Mal. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Natur.
Das Forscherteam um Prof. Dr. Anu Eskelinen von der Universität Oulu (Finnland) nutzte für seine Experimente die Global Change Experimental Facility (GCEF) am UFZ-Forschungszentrum in Bad Lauchstädt. Wissenschaftler des UFZ, des iDiv und verschiedener Universitäten nutzen die GCEF-Plattform, um den Einfluss verschiedener Klimamodelle und Landnutzungsintensitäten auf die Struktur von Pflanzengemeinschaften zu untersuchen – insbesondere Nahrungsnetze und Interaktionen zwischen Arten.
Anu Eskulinen, der mehrere Jahre als Gastwissenschaftler am UFZ und iDiv verbrachte, verfolgte einen neuen experimentellen Ansatz: Das Team beleuchtete die niedrig wachsenden Pflanzen im Grünland direkt mit LED-Lampen und erhöhte so die Lichtmenge. Zusätzlich zu dieser Behandlung wurde auf einigen Parzellen Düngemittel ausgebracht und auf anderen wurde Schafbeweidung eingesetzt.
Der Versuch zeigte einen starken Rückgang des Artenreichtums und der Biodiversität durch künstliche Düngung, wenn die Flächen nicht gleichzeitig beweidet wurden. Als die Forscher LED-Lampen hinzufügten, wurde der Verlust des Artenreichtums gemildert. Später schlossen die Forscher Schafe von der Hälfte der Parzellen aus, was dazu führte, dass der Artenreichtum und die Vielfalt zurückgingen.
Gleichzeitig nahm die gesamte Vegetationsdecke ohne Beweidung zu, was wiederum das den Pflanzen zur Verfügung stehende Licht verringerte. Wichtig ist, dass das Hinzufügen von Licht zu den Unterholzpflanzen diesen Verlust an Vielfalt milderte. „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Pflanzenfresser ein dominanter Faktor sind, der den Wettbewerb um Licht und Pflanzenvielfalt kontrolliert“, sagt Erstautorin Anu Eskelinen.
Das Forschungsteam ist der Ansicht, dass die Ergebnisse aus den Feldversuchen für die zukünftige Grünlandbewirtschaftung und Naturschutzpolitik berücksichtigt werden sollten. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Erhaltung einheimischer Pflanzenfresser und der Nutzung nachhaltiger Beweidung als Managementmaßnahme“, sagt Anu Eskelinen.
Prof. Dr. Stan Harpole, Co-Autor und Leiter der Abteilung Physiologische Diversität am UFZ und iDiv, fügt hinzu: „Diese Studie unterstreicht den Wert sorgfältig konzipierter manipulativer Feldexperimente, die wir brauchen, um die Ursachen der Diversität umfassend zu testen Nur durch die hervorragende Infrastruktur der Global Change Experimental Facility des UFZ, die Unterstützung durch die Forschungsstation Bad Lauchstädt und die Kooperation mit iDiv konnten wir unser Verständnis erweitern und die Theorie unter realistischeren Bedingungen testen.“
Mehr Informationen:
Anu Eskelinen et al, Lichtkonkurrenz treibt Pflanzenfresser und Nährstoffeffekte auf die Pflanzenvielfalt, Natur (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05383-9
Bereitgestellt vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung