Artenvielfalt kann Ökosysteme auch destabilisieren

Ökosysteme nützen uns in vielerlei Hinsicht: Sie liefern Nahrung, Wasser und andere Ressourcen und bieten Erholungsraum. Umso wichtiger ist es, dass diese Systeme funktionsfähig und stabil bleiben – insbesondere angesichts von Klimawandel oder Umweltverschmutzungen. Was diese Stabilität gewährleistet, untersuchten Ökologen der Universität Zürich und der Eawag in einem einzigartigen und umfangreichen Experiment.

Mini-Ökosysteme mit Wimpertierchen

Konkret erforschten die Wissenschaftler, wie die Biodiversität die Stabilität von Ökosystemen beeinflusst. Als Modellorganismen benutzten sie sechs Arten von Wimpertierchen – winzige, im Wasser lebende Einzeller. Diese Tierchen steckten die Forschenden in unterschiedlicher Anzahl und Kombination in Probengläser und erzeugten so Mini-Ökosysteme, die sie daraufhin bei Temperaturen zwischen 15 und 25 Grad gedeihen liessen. Die erhöhten Temperaturen simulierten eine klimatische Veränderung, da die verwendeten Wimpertierchen normalerweise bei 15 Grad Celsius leben.

Wie stabil die Biomasseproduktion in den kleinen Ökosystemen war, analysierten die Forschenden mit einer neuartigen Videoauswertungstechnik. Ein eigens entwickelter Algorithmus ermöglichte es, die Wimpertierchen-Arten in den rund 20 000 Videosequenzen zu bestimmen, die von den zahlreichen Proben unter dem Mikroskop aufgenommen wurden.

Gegenläufige Ergebnisse

Die Resultate des Experiments erscheinen auf den ersten Blick widersprüchlich: Eine hohe Artenvielfalt fördert und hemmt die Ökosystemstabilität gleichzeitig. «Ökologische Stabilität ist komplex und besteht aus verschiedenen Komponenten. Das Experiment zeigt, wie sich die Artenvielfalt unterschiedlich auf die einzelnen Stabilitätskomponenten auswirkt», erklärte Frank Pennekamp, Erstautor der Studie. Konkret: Je vielfältiger die Artengemeinschaft in den Mini-Ökosystemen war, desto weniger schwankte die Biomasseproduktion – unabhängig von der Temperatur. Bei höheren Temperaturen zeigte sich jedoch, dass je mehr Arten sich im System tummelten, desto weniger Biomasse produzierten die Einzeller.