Читать книгу Big Ideas. Das Ökologie-Buch - John Farndon - Страница 24

DIE ERGEBNISSE AUS FORSCHUNG IM FREIEN KÖNNEN MEHR ALS NUTZLOS SEIN

FREILANDEXPERIMENTE

IM KONTEXT

SCHLÜSSELFIGUR

Joseph Connell (*1923)

FRÜHER

1856 John Lawes und Joseph Gilbert beginnen das Park Grass Experiment in Rothamstead (England), um zu testen, wie Dünger den Ertrag von Heuwiesen beeinflusst.

1938 Der Franzose Harry Hatton führt das erste meeresökologische Freilandexperiment durch: mit Seepocken an der Küste der Bretagne.

SPÄTER

1966 Der US-Amerikaner Robert Paine entfernt den Seestern Pisaster ochraceus aus Gezeitentümpeln am Pazifik, um zu erforschen, wie andere Arten darauf reagieren.

1968 In Ontario (Kanada) wird die Experimental Lakes Area (ELA) aus 58 Seen begründet, um die Folgen von Eutrophierung (Nährstoffanreicherung) zu erforschen.

Experimente sind essenziell in der Ökologie. Ohne sie wären unsere Vorstellungen darüber, warum sich Lebewesen so verhalten, wie sie es tun, Spekulation. Sorgfältige Beobachtung ist ebenfalls wichtig, doch meistens sind Experimente nötig, um das Beobachtete zu verstehen.

Mit drei zentralen Herangehensweisen werden die Hypothesen überprüft: mit mathematischen Modellen, Laborexperimenten und Freilandexperimenten. Jede Methode hat Vorzüge, in der letzten Zeit wurden vor allem die Vorteile von Freilandexperimenten erkannt. Vor den 1960er-Jahren wurde kaum außerhalb des Labors experimentiert.

Regenwaldökosysteme gehören zu den artenreichsten Lebensräumen der Erde. Deshalb sind sie für Ökologen besonders wertvoll im Hinblick auf ihre Freilandexperimente.

Ein Labor ist eine künstliche Umgebung, hier verhalten sich Lebewesen oft nicht so wie in der Natur. So nehmen einige Fledermäuse in der Dämmerung im Winter und im Spätsommer unterschiedliche Routen von ihrem Quartier zum Jagdrevier. Die möglichen Gründe dafür – eine andere Verteilung der Beute oder der Fressfeinde, jahreszeitliche Unterschiede bei der Belaubung, menschliche Störungen oder Lichtverschmutzung – lassen sich im Labor nicht klären. Mathematische Modelle können bestimmte Muster vorhersagen, aber nicht die Ursachen für Veränderungen identifizieren. Um das Verhalten der Tiere zu verstehen, muss man ihren natürlichen Lebensraum erforschen, und das ist nur im Freiland möglich.

In Freilandexperimenten können verschiedene Faktoren verändert werden, um deren Einfluss zu testen. Im Fledermausbeispiel kann man beispielsweise Straßenlaternen ausschalten, um zu sehen, was die Lichtverschmutzung beiträgt.

Joseph Connells Experimente mit Seepocken

Das Experiment zeigte, dass Balanus nur im unteren Gezeitenbereich leben konnte, Chthamalus sowohl im oberen als auch unteren. Doch in der unteren Zone wurde Chthamalus von Balanus verdrängt.

Schottische Seepocken

1961 veröffentlichte der US-amerikanische Ökologe Joseph Connell seine Versuche mit Seepocken an der schottischen Küste. Da sich die frei schwimmenden Larven überall niederlassen können, fragte sich Connell, warum der untere Teil der Gezeitenzone von Balanus balanoides, der obere Teil aber von Chthamalus stellatus besiedelt wird. Spielen Konkurrenz, Fressfeinde oder Umweltfaktoren dabei eine Rolle?

Connell manipulierte deren Lebensraum und beobachtete ihn über ein Jahr lang. Auf einer Fläche entfernte er alle Chthamalus. Sie wurden nicht durch Balanus ersetzt; offenbar kam Balanus mit der Austrocknung in der oberen Gezeitenzone bei Niedrigwasser nicht klar. Connell entfernte dann die Balanus-Population aus der unteren Zone und stellte fest, dass sich Chthamalus ansiedelte. Beide Arten konnten in der unteren Zone leben, aber nur eine in der oberen Zone. Demnach kam Chthamalus besser mit den härteren Verhältnissen in der oberen Zone zurecht, wurde aber im unteren Bereich von Balanus verdrängt. Die Fundamentalnische von Chthamalus (wo diese Art überleben kann) umfasste beide Zonen, aber die Realnische (in der die Art tatsächlich lebt) war begrenzter.

»[Connells] Studien … haben unser Verständnis der Mechanismen vertieft, die die Dynamik von Populationen und Gemeinschaften, die Artenvielfalt und die Demografie formen.«

Stephen Schroeter Ozeanologe Konferenzvortrag, August 2010

Forschung zu Diversität

In den frühen 1970er-Jahren fanden Connell und der US-Amerikaner Daniel Janzen eine Erklärung für die Vielfalt an Bäumen in tropischen Regenwäldern: die Janzen-Connell-Hypothese. Connell kartierte zwei Regenwälder in North Queensland (Australien) und stellte fest, dass die Jungpflanzen meist weniger erfolgreich waren, wenn ihr nächster Nachbar von derselben Art war. Jede Art leidet unter spezifischen Pflanzenfressern und Krankheiten, die auch auf schwächere Individuen in der Nähe übergehen. Dies verhindert, dass sich Gruppen gleicher Bäume bilden.

1978 stellte Connell die Intermediate Disturbance Hypothesis (IDH, Hypothese mittlerer Störungsintensität) auf. Nach ihr verringern hohe wie niedrige Störungsintensitäten die Artenvielfalt in einem Ökosystem, die größte Vielfalt besteht zwischen diesen Extremen. Mehrere Studien stützen die IDH. So wurde vor Westaustralien die Wirkung von Störungen durch Wellen erforscht: Die Artenvielfalt war sowohl an geschützten als auch an stark exponierten Stellen am geringsten.