Intensive Landnutzung stört Wechselwirkungen in Ökosystemen
Extensiv bewirtschaftetes Grünland, hier im Hainich, erhält starke Synergien zwischen spezialisierten Arten und Funktionen aufrecht und bietet eine größere Palette an Ökosystemleistungen als Grünland mit hoher Intensität. (Bild: Michael Bonkowski)
Intensiv bewirtschaftetes Grünland begünstigt Futterqualität und Biomasse, allerdings auf Kosten anderer Funktionen und Ökosystemleistungen und der biologischen Vielfalt. (Bild: Pete Manning)
Basiert auf einer Medienmitteilung der Universität Bern
Eine hohe Intensität in der Land- und Forstwirtschaft untergräbt die biologische Vielfalt und den Nutzen, den Menschen aus Ökosystemen ziehen können. Eine internationale Studie unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Bern zeigt erstmals, wie die Intensität der Landnutzung die Wechselwirkungen zwischen drei Ökosystem-Eigenschaften beeinflusst: Biodiversität, Funktionen von Ökosystemen sowie deren Leistungen für die Menschen. Die Studie wurde in PNAS veröffentlicht.
Ökosystemleistungen ergeben sich aus Ökosystemfunktionen. Sie beruhen auf komplexen Wechselwirkungen zwischen einer Vielzahl von Organismen und sind für das menschliche Wohlbefinden von entscheidender Bedeutung. Diese Ökosystemleistungen sind jedoch durch den Verlust der biologischen Vielfalt und die Veränderung von Ökosystemen bedroht. Ein internationales Team von 32 Forschenden aus 22 Institutionen unter der Leitung von Dr. Maria Felipe-Lucia vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) sowie Prof. Eric Allan von der Universität Bern legt nun erstmals eine umfassende Einschätzung vor, wie sich die Intensität von Landnutzung auf drei Organisationsebenen des Ökosystems auswirkt: auf Biodiversität, auf Ökosystemfunktionen und auf Ökosystemleistungen.
Neuer Ansatz, um Veränderungen im Ökosystem zu erfassen
Die Wissenschaftler untersuchten, wie diese Wechselwirkungen mit der Intensität der Landnutzung variieren – einer der Hauptursachen des globalen Wandels der biologischen Vielfalt. Dazu werteten sie Daten zur Landnutzungsintensität aus, die auf 300 Parzellen in deutschen Wiesen und Wäldern erhoben wurden.
„Wir wussten bereits, dass sich die Landnutzung auf die biologische Vielfalt und die Funktionsweise der Ökosysteme auswirkt“, sagt die Erstautorin der Studie Dr. Maria Felipe-Lucia vom UFZ und iDiv. „Aber wir wussten nur sehr wenig darüber, wie sich die Intensität der Landnutzung auf die Beziehungen zwischen Vielfalt, Funktionen und Dienstleistungen auswirkt.“ Letztautor Prof. Eric Allan vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität Bern ergänzt: „Wenn wir diese Beziehungen verstehen, können wir vorhersagen, wie sich die Landnutzung auf die Ökosysteme und das menschliche Wohlbefinden auswirken werden.“
Wie Megastores und kleine Fachgeschäfte
Die Studie zeigt, dass extensive Land- und Forstwirtschaft sowohl materielle Leistungen bereitstellen und gleichzeitig die biologische Vielfalt erhalten kann. Im Gegensatz dazu erhöht eine hohe Intensität den materiellen Nutzen, gefährdet aber die Biodiversität und für den Menschen lebensnotwendigen Ökosystemleistungen wie etwa Bestäubung, Wasseraufbereitung oder Nährstoffkreisläufe. „Mit zunehmender Intensität der Landnutzung verlieren wir spezialisierte Wechselwirkungen“, sagt Felipe-Lucia. „Dies ist in etwa vergleichbar mit dem Einkaufen entweder in einem riesigen Shopping-Center oder in einem spezialisierten Fachgeschäft.“
Ähnlich wie bei spezialisieren Fachgeschäften, von denen man verschiedene besuchen muss, um die besten Artikel zu erhalten, sind Grünland und Wälder mit geringer Landnutzungsintensität auf eine bestimmte Gruppe von Biodiversität, Funktionen und damit verbundenen Dienstleistungen spezialisiert. Landschaften mit hoher Landnutzungsintensität sind mit Shopping-Centern vergleichbar, in denen alle Arten von Waren an einem Ort zu finden sind, jedoch von geringerer Qualität.
„Wie in jeder Stadt ist es in Ordnung, ein paar Shopping-Center zu haben, aber wir können auch die kleineren, hochwertigen Geschäfte nicht vernachlässigen. Wie in unseren Landschaften müssen wir Bereiche mit geringer Flächennutzungsintensität beibehalten, um diese spezialisierten Artikel anbieten zu können", erklärt Allen.
Multifunktionale Landschaften sind der Schlüssel
In gesunden Ökosystemen bringt eine größere Anzahl von Arten in der Regel größere Mengen an Dienstleistungen mit sich, die zum menschlichen Wohlbefinden beitragen. „Intensivierung führt dazu, die vielfältigen Beziehungen zwischen Biodiversität und funktionierenden Dienstleistungen zu verringern und zu einem System mit weniger starken Synergien und Integration innerhalb der einzelnen Bereiche zu machen“, betont Allan. „Diverse Systeme mit geringer Intensität können verschiedene Arten von Dienstleistungen erbringen. Daher könnte ein multifunktionaler Landschaftsansatz der Schlüssel sein, um konfliktträchtige Landnutzungen zu lösen und eine breitere Palette von Dienstleistungen zu erbringen – und gleichzeitig die biologische Vielfalt zu erhalten.“
„Wir haben auch den Grad der Bewirtschaftungsintensität ermittelt, ab dem das Ökosystem so gestört ist, dass es nicht mehr wie gewohnt funktioniert. Das ist der Punkt, an dem das Ökosystem stärker vom menschlichen Input als von seiner eigenen Regulierung abhängt“, sagt Felipe-Lucia.
Frühwarnsignal für die Veränderung von Ökosystemen
Die neue Studie kann dazu beitragen, den Verlust von Beziehungen zwischen der biologischen Vielfalt und den Ökosystemleistungen zu erkennen, was als Frühwarnsignal für Veränderungen im Ökosystem verstanden werden könnte. „Unser Ansatz bietet einen umfassenden Überblick über die Funktionsweise von Ökosystemen und kann die wichtigsten Ökosystemeigenschaften identifizieren, die überwacht werden müssen, um kritische Verschiebungen in Ökosystemen zu verhindern“, sagt Allan. Dieser Ansatz könne gemäß den Forschenden auch angewandt werden, um die Auswirkungen anderer Triebkräfte des globalen Wandels zu analysieren.
Die Studie wurde im Rahmen des Projekts Biodiversity Exploratories durchgeführt, einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunktprogramm.
Originalpublikation
(Wissenschaftler mit iDiv-Affiliation fett)
Felipe-Lucia, M., Soliveres, S., Penone, C., Fischer, M., Ammer, C., Boch, S., Boeddinghaus, R. S., Bonkowski, M., Buscot, F., Fiore-Donno, A., Frank, K., Goldmann, K., Gossner, M. M., Hölzel, N., Jochum, M., Kandeler, E., Klaus, V. H., Kleinebecker, T., Leimer, S., Manning, P., Oelmann, Y., Salz, H., Schall, P., Schloter, M., Schöning, I., Schrumpf, M., Solly, E. F., Stempfhuber, B., Weisser, W. W., Wilcke, W., Wubet, T., Allen, E. (2020): Land-use intensity alters networks between biodiversity, ecosystem functions, and services. Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.2016210117
Ansprechpartner:
Dr. Maria Felipe-Lucia
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733183
E-Mail: maria.felipe-lucia@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/1042.html
Prof. Eric Allan
Universität Bern
Institut für Pflanzenwissenschaften (IPS)
Tel.: +41 31 631 49 92
E-Mail: eric.allan@ips.unibe.ch
Dr. Volker Hahn
Abteilung Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 97 33154
E-Mail: volker.hahn@idiv.de
Web: www.idiv.de/medien
