Dünger verschärft Konkurrenz um Licht und gefährdet Pflanzenvielfalt

Gedüngte Wiesen sind produktiver, aber ärmer an Arten. Forscher der Universität Zürich und der ETH Zürich haben erstmals die Mechanismen identifiziert, die zum Artenverlust führen. Ausschlaggebend ist der Lichtmangel, wie sie in «Science» (Volume 324, Issue 5927) berichten. Die neuen Resultate zeigen, dass die Nährstoffanreicherung in den Wiesen stärker kontrolliert werden muss, wenn die Pflanzenvielfalt erhalten bleiben soll.

Werden Wiesen gedüngt, erhöht sich ihre Produktivität. Gleichzeitig aber nimmt die pflanzliche Vielfalt ab. In den letzten fünfzig Jahren haben sich der für Pflanzen verfügbare Stickstoff und das Phosphatangebot weltweit verdoppelt. Solche zusätzlich zugeführten Pflanzennährstoffe bilden eine der drei wichtigsten Ursachen für den Artenverlust in diesem Jahrhundert. Unter der Leitung von Prof. Andrew Hector von der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Zürich durchgeführte Experimente zeigen nun erstmals die genauen Mechanismen auf, die zum Verlust der Artenvielfalt von Wiesen durch Düngereinsatz führen.

Konkurrenz nach dem Winner-takes-all-Prinzip
Anders als bisher vermutet, hat die Konkurrenz um Nährstoffe im Boden selbst keine Auswirkungen auf die Artenvielfalt der Wiesen. Allerdings profitieren die verschiedenen Pflanzenarten vom zusätzlichen Nährstoffangebot unterschiedlich stark: Einzelne Pflanzenarten wachsen dank Dünger schneller als andere. In der Folge wird der krautige Unterbewuchs von den schneller wachsenden Arten überwuchert und beschattet, um ohne ausreichend Sonnenlicht schliesslich abzusterben.

Dass Lichtmangel letztlich für das Artensterben verantwortlich ist, konnten die Forscher in ihren mehrjährigen Experimenten eindeutig nachweisen: Sobald die Forscher den Pflanzen im Unterbewuchs künstlich Licht zuführten, blieben die negativen Auswirkungen der Düngergaben aus, d.h. die Artenvielfalt blieb unverändert. «Fehlendes Licht ist für den Verlust an Biodiversität verantwortlich», fasst Yann Hautier das Resultat seiner Doktorarbeit zusammen. «Die mit der Düngung eingebrachten zusätzlichen Nährstoffe führen zu einer Konkurrenzsituation nach dem Winner-takes-all-Prinzip um das lebenswichtige Sonnenlicht.»

Konsequenzen für Bewirtschaftung von Grasland
Die Konkurrenz um Licht als direkte Folge der Eutrophierung ist eine der Hauptursachen für den Verlust an pflanzlicher Vielfalt. Nährstoffanreicherung beziehungsweise die Eutrophierung stellt eine der grössten Gefahren für die Pflanzenvielfalt dar. Die Resultate von Hectors Forschungsteam ziehen Konsequenzen für die nachhaltige Bewirtschaftung von Wieslandschaften und die Formulierung von Naturschutzrichtlinien nach sich. «Unsere Forschungen zeigen, dass es nötig ist, die Nährstoffanreicherung zu kontrollieren, wenn die Pflanzenvielfalt langfristig erhalten bleiben soll», ist Andrew Hector überzeugt.

Literatur:
Yann Hautier, Pascal A. Niklaus, Andrew Hector: Competition for Light Causes Plant Biodiversity Loss Following Eutrophication, in: Science (Volume 324, Issue 5927)

nullDie Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät (MNF) ist eine der sieben Fakultäten der Universität Zürich (UZH). Mit ihren über 120 Professorinnen und Professoren an 16 Instituten lehrt und forscht die MNF auf höchstem Niveau. In den Bereichen Life Sciences und Umweltwissenschaften zählt die MNF der UZH gemäss Shanghai-Ranking zu den europäischen Top-Adressen (Rang 5).null