Im Verlaufe der Erdgeschichte hat es fünf Phasen des Massenaussterbens von Arten gegeben. Nach diesen hat es jeweils mehrere Millionen Jahre gedauert, bis sich die Artenvielfalt wieder erholt hatte. Heute befinden wir uns mitten in einer sechsten Periode des Massenaussterbens. Im Unterschied zu den vorangegangenen ist dieses Massenaussterben nicht auf natürliche Ursachen zurückzuführen: Es wird von uns Menschen verursacht.
Viele globale Umweltveränderungen sind im Prinzip reversibel. Beispielsweise ist der Abbau der Ozonschicht besorgniserregend; man kann aber hoffen, dass sie sich wieder erholen wird, wenn keine ozonschädlichen Sustanzen mehr freigesetzt werden. Im Gegensatz dazu ist der Verlust von Artenvielfalt irreversibel. Arten, die einmal ausgestorben sind, sind unwiederbringlich verloren. Die Geschwindigkeit des gegenwärtigen Artensterbens ist enorm: Verschiedenen Schätzungen zufolge werden allein bis zum Jahr 2000 zwischen 10 und 25 Prozent aller Arten aussterben.
Die Gründe für das gegenwärtige Massenaussterben liegen in der ständig steigenden Beanspruchung natürlicher Ressourcen durch die Menschen. Heute werden bereits rund 50 Prozent der gesamten Biomasse, die weltweit von den Pflanzen produziert wird, von den Menschen direkt oder indirekt genutzt. Die wichtigsten menschlichen Aktivitäten, die zum Aussterben von Arten führen, sind die Zerstörung oder Veränderung von Lebensräumen, globale Klimaveränderungen und Verschmutzungen der Umwelt sowie das Einführen exotischer Arten, die als Räuber, Konkurrenten oder Krankheitserreger einheimische Arten bedrohen.
Die schwerwiegendsten Auswirkungen auf die globale Artenvielfalt hat die Zerstörung der tropischen Regenwälder. Diese bedecken zwar nur etwa 7 Prozent der Erdoberfläche, enthalten aber vermutlich mehr als 50 Prozent aller Arten. Hauptursachen für die Abholzung der tropischen Regenwälder sind die Holzproduktion für den Export, die Umwandlung von Wald in Viehweiden oder Plantagen und der Wanderfeldbau.
Zunehmende Gefahren drohen der Artenvielfalt durch globale Umweltveränderungen wie den Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre und die starke Düngung landwirtschaftlicher Flächen. Falls sich die Prognosen bewahrheiten sollten, nach denen der Kohlendioxidanstieg zu einer beträchtlichen Erwärmung der Erde führen wird (Treibhauseffekt), werden sich viele Organismen plötzlich am «falschen» Ort befinden, nämlich in einem Klima, an das sie nicht angepasst sind. Man hat zudem festgestellt, dass ein erhöhter Kohlendioxidgehalt der Luft das Konkurrenzgleichgewicht zwischen verschiedenen Pflanzenarten stören und die Qualität von Pflanzen als Nahrung für Tiere verändern kann.
Auch in der Schweiz sind viele Arten vom Aussterben bedroht. So gelten zum Beispiel 37 Prozent der Säugetiere, 45 Prozent der Brutvögel, 80 Prozent der Reptilien und 95 Prozent der Amphibien als gefährdet; auch 24 Prozent der Pflanzen sind bedroht. Allerdings sind von den in der Schweiz vorkommenden Tier- und Pflanzenarten nur wenige in ihrer Verbreitung auf diese Region beschränkt. Daher ist das Aussterben einer Art in der Schweiz im allgemeinen nicht gleichbedeutend mit ihrem weltweiten Aussterben. Dennoch sollte man auchüber das regionale Aussterben von Arten besorgt sein, weil damit vielfach genetische Varianten verschwinden, die an dieörtlichen Verhältnisse besonders gut angepasst waren. Zudem sind viele Arten auch anderswo gefährdet und können möglicherweise nur hier wirksam geschützt werden.
Ursache für die Bedrohung von Arten in unserer Region ist die extreme Veränderung der mitteleuropäischen Kulturlandschaft während der letzten 50 Jahre. In diesem Zeitraum sind zum Beispiel in der Schweiz mehr als 90 Prozent aller Trockenrasen, Feuchtgebiete und Auengebiete zerstört worden. Für diese Veränderungen sind hauptsächlich die Intensivierung der Landwirtschaft, aber auch die Entwicklung von Industrie und Verkehr verantwortlich. Ein weiteres Problem ist, dass durch menschliche Eingriffe wie den Bau von Strassen und Bahnlinien, aber auch durch die Anlage von Siedlungen und durch Intensivierungsmassnahmen in der Landwirtschaft die verbleibenden Lebensräume von Pflanzen und Tieren zunehmend zerstückelt werden. Diese Habitatfragmentierung führt dazu, dass von ursprünglich zusammenhängenden Lebensräumen nur noch einzelne «Inseln»übrigbleiben und ursprünglich grosse Populationen in mehrere kleine zersplittert werden, zwischen denen häufig kein Austausch von Individuen mehr stattfinden kann.
In kleinen, isolierten Populationen treten verschiedene Probleme auf. Kleine Populationen sind viel stärker durch zufällige Umweltschwankungen bedroht als grosse. In kleinen Populationen nimmt die Inzucht zu, was negative Folgen für die Fortpflanzung und das Überleben von Individuen haben kann. Ausserdem können die Wechselwirkungen mit anderen Organismen gestört sein. Schliesslich führt die Isolation von Lebensräumen dazu, dass Flächen, die an sich für bestimmte Arten geeignet wären, von diesen nicht mehr erreicht und besiedelt werden können. Die zunehmende Habitatfragmentierung hat somit eine ganze Reihe von negativen Folgen für Tiere und Pflanzen und trägt massgeblich zum Rückgang und Aussterben von Arten auf regionaler Ebene bei.
Die Untersuchung von Prozessen in Populationen seltener bzw. zurückgehender Arten ist ein Schwerpunkt der Forschung des Institutes für Umweltwissenschaften (IfU) der Universität Zürich. Eine besonders kritische Phase im Leben von Pflanzen ist die Reproduktion. Sie ist in kleinen Populationen häufig gestört. Im Rahmen einer Doktorarbeit untersuchte Markus Fischer die Samenproduktion von Pflanzen des Deutschen Enzians (Gentianella germanica) in unterschiedlich grossen Populationen. Ähnliche Untersuchungen führte Marc KŽry in seiner Diplomarbeit am Gelben Enzian (Gentiana lutea) und der Frühlings-Schlüsselblume (Primula veris) durch. Diese Arten wachsen auf relativ nährstoffarmen Böden und sind in der Schweiz stark im Rückgang begriffen. Es zeigte sich, dass bei allen drei Arten die einzelnen Pflanzen in kleinen Populationen viel weniger Samen bilden als in grossen Populationen (Fig. 1).
Figur 1: Fortpflanzungserfolg der drei im Rückgang begriffenen Pflanzenarten Deutscher Enzian (Gentianella germanica), Gelber Enzian (Gentiana lutea) und Frühlings- Schlüsselblume (Primula veris) in unterschiedlich grossen Populationen.
In einigen kleinen Populationen des Gelben Enzians und der Frühlings-Schlüsselblume bilden die Pflanzen sogarüberhaupt keine Samen mehr. Dies zeigt, wie negativ sich die Habitatfragmentierung auf die Fortpflanzung auswirken kann.
Der Gelbe Enzian und die Frühlings-Schlüsselblume sind langlebige Arten. Geringe Fortpflanzung ist daher zwar ein Alarmzeichen, bedroht aber diese Arten kurzfristig nicht. Anders ist die Situation des Deutschen Enzians, der nach dem Fruchten im allgemeinen abstirbt und dessen Populationen sich deshalb immer wieder von neuem aus Samen aufbauen müssen. Für diese Art muss man feststellen, dass kleine Populationen bereits kurzfristig vom Aussterben bedroht sind.
Eine brisante Frage ist, ob eine verringerte Artenvielfalt Auswirkungen auf die Eigenschaften von …kosystemen haben kann, ob also zum Beispiel ihre Produktivität sichändert oder ob sie bestimmte «Dienstleistungen» wie Verhinderung von Erosion, Klimaregulation, Luftreinigung, Bodenbildung nicht mehr im bisherigen Umfang erbringen können. Diese Frage untersucht eine andere Arbeitsgruppe am IfU im Rahmen eines EU-Projektes in Zusammenarbeit mit acht anderen Forschungsgruppen aus verschiedenen europäischen Ländern.
Wiesen und Weiden haben für die Schweizer Landwirtschaft eine besondere Bedeutung und eignen sich gut als Modellsystem für …kosystemuntersuchungen. Wiesenpflanzen sind relativ niedrig und müssen oberirdisch jedes Jahr nach der Mahd oder Beweidung wieder nachwachsen. Mögliche Veränderungen werden deshalb, anders als zum Beispiel in einem Wald, schnell sichtbar.
Es gibt in der Schweiz zahlreiche Typen von Wiesen, die sich in ihrer Artenzahl stark unterscheiden. Allerdings variieren auch die Boden- und Klimabedingungen sehr stark, und mögliche Effekte unterschiedlicher Artenvielfalt auf die Eigenschaften von Wiesen werden von anderen Faktorenüberlagert. Um klare Aussagenüber die Bedeutung der Artenvielfalt für …kosystemprozesse machen zu können, wurden deshalb experimentell an einem Ort kleine Wiesenstücke mit 1, 2, 4, 8 oder 32 Pflanzenarten angesät und verschiedene Eigenschaften dieser Miniökosysteme untersucht. Erste Ergebnisse der Arbeiten liegen inzwischen vor.
Wie Christof Binder und Angela Schreiber in ihren Diplomarbeiten zeigen konnten, hatten artenarme Bestände (mit 1, 2 oder 4 Arten) eine geringere Deckung und produzierten weniger Biomasse als artenreiche Wiesen; ausserdem waren sie anfälliger gegen das Eindringen von Unkräutern (Fig. 2).
Figur 2: Der Einfluss der Artenvielfalt in angesäten Wiesen auf die Deckung des Pflanzenbestandes, den Heuertrag des Bestandes und die Biomasse eines Test-Unkrautes.
Es ist also durchaus nicht gleichgültig, wieviel Arten ein …kosystem enthält.
Zwischen dem Rückgang der Artenvielfalt und anderen globalen Umweltveränderungen gibt es daher möglicherweise Wechselwirkungen: Einerseits bedrohen verschiedene globale Veränderungen, wie zum Beispiel der Anstieg des Kohlendioxids in der Atmosphäre, die Artenvielfalt, andererseits kann eine verringerte Artenvielfalt in …kosystemen deren Eigenschaften verändern und so etwa ihre Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre verringern.
Dr. Diethart Matthies (matthies@uwinst.unizh.ch) ist Oberassistent, und Dr. Bernhard Schmid (bschmid@uwinst.unizh.ch) ist ordentlicher Professor am Institut für Umweltwissenschaften der Universität Zürich.
unipressedienst Pressestelle der Universität Zürich
Felix Mäder (fmaeder@zuv.unizh.ch)
http://www.unizh.ch/upd/magazin/3-96/
Last update: 3.10.1996