Die Bedeutung von Licht für die Pflanzenvielfalt im Grünland
Light experiment at the Global Change Experimental Facility (GCEF) of the UFZ research station in Bad Lauchstädt. Photo: Anu Eskelinen
The researchers manipulated the light with the help of LED lamps. Photo: UFZ/André Künzelmann
The interaction of light, eutrophication and grazing, in this case by sheep, was also tested. Photo: UFZ/André Künzelmann
Basiert auf einer Medienmitteilung des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ)
Pflanzen brauchen Licht, um zu wachsen. Durch überschüssige Nährstoffe und/oder das Fehlen von Pflanzenfressern gelangt jedoch weniger Licht in die untere Vegetationsschicht des Grünlands. Dann dominieren wenige wuchsstarke Arten und die Pflanzenvielfalt geht zurück. Dieser Zusammenhang wurde bislang nur indirekt hergestellt, aber nie experimentell im Freiland. Nun hat ein internationales Forschungsteam, an dem auch Forschende des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig beteiligt waren, die dominierende Rolle der Lichtkonkurrenz erstmals experimentell belegen können und im Fachjournal Nature veröffentlicht.
Das Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Anu Eskelinen, die von der Universität Oulu (Finnland) aus das Experiment leitet, nutzte dafür die Global Change Experimental Facility (GCEF) in der UFZ-Forschungsstation in Bad Lauchstädt. Die GCEF wird von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit als Experimentalpattform genutzt, um beispielsweise den Einfluss des sich ändernden Klimas auf unterschiedliche Formen der Landnutzung und die Struktur von Pflanzengemeinschaften zu untersuchen und vorherzusagen.
Anu Eskelinen, die als Gastwissenschaftlerin mehrere Jahre am UFZ und iDiv gearbeitet hat, experimentierte in der GCEF mit Licht, um dessen Bedeutung für die Pflanzenvielfalt im Grünland herauszufinden – unter den speziellen Einflüssen von Düngung und Beweidung. Dabei setze sie auf einen neuen experimentellen Ansatz: Das Team beleuchtete die niedrigwüchsigen Pflanzen im Grasland direkt mit LED-Lampen und sorgte so für eine Zunahme der Lichtmenge. Diese Behandlung ergänzten sie durch die Zugabe von Düngemitteln auf einigen Parzellen und die Beweidung durch Schafe auf anderen.
Dabei zeigte sich unter anderem, dass durch künstliche Düngung sowohl die Artenzahl als auch die biologische Vielfalt stark zurückgingen, wenn die Flächen nicht beweidet wurden. Setzten die Forscherinnen und Forscher zusätzlich LED-Lampen ein, um das Licht zu verstärken, reduzierte sich dieser Verlust. Unterbanden sie die Beweidung, gingen durch verstärkten Pflanzenwuchs Artenzahlen und Biodiversität zurück. Die Zufuhr von Licht schwächte diesen Verlust an Vielfalt wieder ab. "Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Pflanzenfraß ein dominanter Faktor ist, der den Wettbewerb um Licht und Pflanzenvielfalt steuert", sagt Erstautorin Anu Eskelinen. „Und sie machen deutlich, wie wichtig es ist, einheimische Pflanzenfresser zu erhalten und eine nachhaltige Weidehaltung als Managementmaßnahme zu nutzen.“
Prof. Dr. Stan Harpole, Mitautor und Leiter des Departments Physiologische Diversität an UFZ und iDiv, ergänzt: „Diese Studie unterstreicht den Wert sorgfältig konzipierter, manipulativer Freilandexperimente. Wir brauchen sie, um die Ursachen für den Verlust der Artenvielfalt genau zu untersuchen. Nur dank der hervorragenden Infrastruktur der Global Change Experimental Facility des UFZ, der Unterstützung durch die Forschungsstation Bad Lauchstädt und der Kooperation mit iDiv konnten wir unser Verständnis verbessern und die bisherigen Theorien unter realistischeren Bedingungen testen."
Hauptfinanziers der Studie waren die Finnische Akademie der Wissenschaften und das UFZ.
Originalpublikation
(Forschende mit iDiv-Affiliation und Alumni sind fett gesetzt)
Eskelinen, A., Harpole, W.S., Jessen, M.-T., Virtanen, R., & Hautier, Y. Light competition drives herbivore and nutrient effects on plant diversity. Nature. DOI: 10.1038/s41586-022-05383-9
Kontaktpersonen:
Prof. Dr. Stan Harpole
Leiter Physiologische Diversität
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
E-Mail: stan.harpole@idiv.de
Prof. Dr. Anu Eskelinen
Universität Oulu (Finnland)
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
E-Mail: anu.eskelinen@idiv.de
Kati Kietzmann
Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
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