Bodenchemikalien hemmen Zersetzung von Pflanzenresten – durch Schädigung der Biodiversität
Der Verlust der biologischen Vielfalt hat nachteilige Auswirkungen auf Ökosystemprozesse. Bodenchemikalien dezimieren Pflanzenzersetzer, was deren Ökosystemfunktion hemmt. Dadurch wird z.B. der Nährstoffkreislauf unterbrochen. (Bild: Léa Beaumelle)
Springschwänze wie Kalaphorura burmeisteri spielen als Zersetzer weltweit eine Schlüsselrolle. Chemikalien verringern ihren Artenreichtum und ihre Individuenzahl erheblich. (Bild: Andy Murray)
Die Artenvielfalt von Bodenorganismen ist der Schlüssel im Kohlenstoffkreislauf.
Leipzig, Namur. Die schlechtere Verrottung von Pflanzenresten unter dem Einfluss von Chemikalien ist auf die Beeinträchtigung der Biodiversität zurückzuführen. Dies sind die neuen Erkenntnisse einer Studie, die in der Open-Access-Zeitschrift eLife veröffentlicht wurde. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass viele menschliche Chemikalieneinträge wie Pestizide und Schwermetalle die Zahl der Arten und Individuen von Bodenorganismen verringern, was ihre Funktionen im Ökosystem – etwa die Zersetzung – signifikant verringert. Dies gilt jedoch nicht generell für Nährstoffzusätze. Die globale Meta-Analyse wurde von Forschern des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), der Universität Leipzig und der Universität Namur in Belgien durchgeführt. Sie deckt wichtige anthropogene Einflüsse auf die biologische Vielfalt und die Funktionsweise von Ökosystemen auf und hilft so, die Entwicklungen verschiedener Ökosysteme weltweit vorherzusagen.
Die Zersetzung von Pflanzenresten wie etwa Laubstreu ist eine wichtige Ökosystemfunktion, die die pflanzliche Biomasse mit den Kohlenstoffvorräten im Boden und in der Atmosphäre verbindet und Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor freisetzt. Faktoren des globalen Wandels wie Einträge chemischer Stoffe oder Nährstoffe können die Zersetzungsfähigkeit von Bodenarten und damit die Zerfallsraten von Pflanzenresten verändern. Frühere Experimente, die unter vereinfachten Bedingungen durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass der Verlust der biologischen Vielfalt nachteilige Auswirkungen auf Ökosystemprozesse hat. Inwiefern sich diese Ergebnisse auf reale Szenarien des globalen Wandels übertragen lassen, blieb jedoch unklar.
Deshalb machten sich die drei Forscher am iDiv, UL und der Universität Namur in Belgien daran, herauszufinden, ob die reduzierte Zersetzung von Pflanzenstreu bei chemischen Stoffeinträgen etwas mit der Veränderung der Zersetzer-Diversität in Ökosystemen zu tun hat.
69 Studien über die Auswirkungen von Chemikalien oder Nährstoffen auf Zersetzer ausgewertet
„Industrie und Landwirtschaft kann nachteilige Auswirkungen auf Zersetzerorganismen haben“, sagt Postdoktorandin Dr. Léa Beaumelle, die die Studie am iDiv und an der UL durchgeführt hat. Inzwischen arbeitet sie am französischen Nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt - INRAE. „Hier werden chemische Stressoren wie Metalle und Pestizide, aber auch Nährstoffe, in Boden und Wasser freigesetzt, die die Zersetzergemeinschaften in ihrer Vielfalt, ihrem Artenreichtum und ihrem Stoffwechsel beeinflussen“, sagt Beaumelle.
Das Team analysierte die Ergebnisse von 69 unabhängigen Studien mit 660 Beobachtungen von Auswirkungen chemischer Stoffe wie Pestiziden und Schwermetallen oder Nährstoffeinträgen auf tierische und mikrobielle Zersetzer und auf die Zersetzung von Pflanzenstreu. Die Forscher stellten fest, dass chemische Stressoren eine Abnahme der Artenvielfalt und Individuenzahl von Zersetzern verursachten, was die Verringerung der pflanzlichen Zersetzungsraten erklärt. Während dies auf chemische Stressoren generell zutraf, traten schädliche Auswirkungen durch Nährstoffe nur bei hohen Eintragsmengen auf. Den Forschern zufolge zeigt dies deutlich, dass eine Schädigung der Zersetzungsvielfalt durch menschliche Aktivitäten zu erheblichen Auswirkungen auf Ökosystemfunktionen führen kann, insbesondere dann, wenn die Einträge hoch sind.
„Unsere Ergebnisse könnten in die Konzeption geeigneter Strategien zur Erhaltung der Biodiversität und der Ökosystemfunktionen einfließen“, folgert Letztautor Prof. Nico Eisenhauer, Leiter der Experimentellen Interaktionsökologie am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig. „Sie zeigen aber auch, dass diese Strategien die verschiedenen menschlichen Aktivitäten berücksichtigen müssen, um die Biodiversität und die Funktionsweise von Ökosystemen zu verbessern.“
Sebastian Tilch
Originalpublikation:
(Wissenschaftler mit iDiv-Zugehörigkeit und iDiv-Alumni fett)
Beaumelle, L., De Laender, F., Eisenhauer, N. (2020) Biodiversität vermittelt die Auswirkungen von Stressoren, nicht aber von Nährstoffen auf die Zersetzung von Streu. eLife, DOI: 10.7554/eLife.55659
Ansprechpartner:
Dr. Léa Beaumelle(Englisch, Französisch)
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Französisches Nationales Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt – INRAE
Tel.: +33 676 02 50 19
E-Mail: lea.beaumelle@inrae.fr
Web: www6.bordeaux-aquitaine.inrae.fr/sante-agroecologie-vignoble/Personnel/Chercheurs-postdoctorants/Lea-Beaumelle
Prof. Dr. Nico Eisenhauer
Leiter der Forschungsgruppe Experimentelle Interaktionsökologie
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Universität Leipzig
Tel.: +49 341 9733167
E-Mail: nico.eisenhauer@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/eisenhauer_nico.html
Kati Kietzmann
Abteilung Medien & Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733106
E-Mail: kati.kietzmann@idiv.de
Web: www.idiv.de/medien
