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Biodiversität – Die Serie

Neben der Artenvielfalt und der genetischen Vielfalt ist die Lebensraumvielfalt eine der drei bedeutendsten Säulen der Biodiversität. In der letzten Flora Story haben wir uns intensiver mit der genetischen Vielfalt innerhalb einer Art beschäftigt. In der heutigen Story gehen wir genauer auf den Aspekt der Vielfalt von Lebensräumen in einer Region ein.

Was bedeutet Lebensraumvielfalt?

Die Lebensraumvielfalt ist ein Maß dafür, wie viele verschiedene Lebensräume auf einer bestimmten Fläche vorhanden sind. Ein Gebiet, in dem beispielsweise ein natürlich fließender Bach einen Waldrand von einer Wiese trennt, kann eine hohe Strukturvielfalt aufweisen. Eine große Ackerfläche ohne Hecken oder Blühstreifen weist dagegen keine hohe Vielfalt an Lebensräumen auf. Eine hohe Lebensraumvielfalt erhöht automatisch auch die Artenvielfalt des Gebietes, da in jedem dieser Biotope eine eigene Lebensgemeinschaft vorkommt und somit eine einzelne Fläche von mehr Arten besiedelt werden kann.

Verlust von Lebensräumen

Der Mensch trägt die Hauptverantwortung bei der Zerstörung von Lebensraum, durch die Nutzung natürlicher Ressourcen, Luft-, Licht- und Wasserverschmutzung, Lärmbelastung, intensive Landwirtschaft, industrielle Produktion und die fortschreitende Zersiedelung der Landschaften. Weitere einflussreiche menschliche Aktivitäten sind Bergbau, Abholzung und Schleppnetzfischerei. Einen weltweiten Einfluss hat die Eutrophierung, der übermäßige Eintrag von Stickstoff und Phosphor in Ökosysteme und die Atmosphäre. Dieser Nährstoffeintrag führt langfristig dazu, dass nährstoffarme Habitate ihren einzigartigen und artenreichen Charakter verlieren und anderen Standorten immer ähnlicher werden.

Aber auch abiotische Umweltfaktoren können (indirekt) zur Zerstörung von Lebensräumen beitragen. Dazu gehören geologische Prozesse wie Vulkanismus, der Klimawandel, und das Ausbreiten invasiver Arten.

Invasive Arten übernehmen Lebensräume

Die Zerstörung von Lebensräumen in einem Gebiet kann dazu führen, dass sich die lokale Artenvielfalt von einer Kombination aus Generalisten und Spezialisten zu einer Population verschiebt, die hauptsächlich aus Generalisten besteht. Invasive Arten sind oft Generalisten, da sie in einer viel größeren Vielfalt von Lebensräumen überleben können als Spezialisten. Wenn nun diese ausbreitungsstarken invasiven Arten immer größere Lebensräume eines Gebietes besiedeln, bleibt für die wenigen ursprünglich dort heimischen Spezialisten immer weniger Platz. So verschiebt sich die sogenannte Aussterbeschwelle der Spezialisten immer weiter in eine fatale Richtung – und die Wahrscheinlichkeit ihres Aussterbens steigt.

Verlust der biologischen Vielfalt

Die Zerstörung von Lebensräumen ist der größte Treiber für den Verlust der Artenvielfalt und für den Verlust der genetischen Vielfalt innerhalb von Arten. Und hier geht es nicht nur um den Verlust großen und beliebten Tieren wie dem Großen Panda. Arten wie Fadenwürmer, Milben, Regenwürmer, Pilze und Bakterien übernehmen viele der für uns Menschen lebensnotwendigen Prozesse wie die Reinigung von Luft und Wasser, und auch sie verschwinden, wenn ihre Lebensräume zerstört sind. Auf höherer Ebene sorgen Pflanzen nicht nur für Strukturvielfalt und Schutz vor Erosion, sondern auch für Energie und Nährstoffe, die dann von anderen Lebewesen in der Nahrungskette weiterverarbeitet werden.

Beispiel: Totholz

Ein „gepflegter und aufgeräumter“ (Wirtschafts-)Wald ist oft einer, dem Holz entnommen wird, bevor es absterben kann. Damit fehlt dem Lebensraum Wald allerdings etwas, was ursprünglich ein fester Bestandteil war und sich über Jahrtausende entwickeln und optimieren konnte – ein Hotspot der Biodiversität: Unter der Rinde toter Bäume warten Stärke, Zucker, Vitamine, Eiweiße, Aminosäuren und Zellulose darauf, von Bock- und Borkenkäfer, Holzwespen und tausenden oftmals hoch spezialisierten v.a. Insekten und Pilzarten zersetzt zu werden. Deren Bohrmehl, Kot und Häutungsreste locken neue Holzbesiedler an – übrigens andere bei liegendem als bei stehendem Totholz. Fledermäuse, Käuze, Siebenschläfer nutzen Totholz als Überwinterungslager oder Schlafplatz, während weitere Organismen – Pflanzen, Pilze, Asseln, Milben und Würmer die Zersetzung schließlich abschließen. Übrig bleibt eine große Menge Humus, und damit die perfekte Grundlage für neues Wachstum.

Biodiversität

Das Beispiel Totholz zeigt eindrücklich: Unzählige Lebensräume und Prozesse sind durch den Menschen bereits so schnell verändert und zerstört worden, dass ganze Organismengruppen ausgestorben oder in ihrem Fortbestand akut bedroht sind. Das Wissen um die Zusammenhänge und das tägliche Bemühen um den Erhalt und die Wiederherstellung von Lebensräumen kann jedoch den Unterschied ausmachen, ob in der eigenen Stadt, im eigenen Dorf oder im eigenen Garten eine Vielfalt von Lebensräumen, Arten und die Vielfalt innerhalb dieser Arten erhalten bleibt.

Dieser Artikel wurde im Frühjahr 2024 in der Flora-Incognita-App als Story angezeigt. In der Pflanzenbestimmungs-App findest Du jederzeit spannende Informationen zu Pflanzen, Ökologie, Artenkenntnis, sowie Tipps und Tricks zum Pflanzenbestimmen. Schau‘ doch mal rein!

Biodiversität – Die Serie

Neben der Artenvielfalt und der Vielfalt von Lebensräumen ist die genetische Vielfalt eine der drei bedeutendsten Säulen der Biodiversität. In dieser dreiteiligen Serie gehen wir auf jede dieser Arten in einem eigenen Artikel genauer ein. Viel Spaß!

Artenvielfalt

Der Begriff Artenvielfalt beschreibt die Anzahl biologischer Arten in einem bestimmten Gebiet. Das gilt für kleine Räume genauso wie für große: ein einziger Baum im Amazonas, ein ganzes Gebirge, ein politischer Staat, oder auch nur eine Rasterzelle in einer Stadt. Typischerweise wird die Artenvielfalt eines solchen Gebiets aufgeteilt in bestimmte Gruppen wie Pflanzen (oder nur Bäume), Säugetiere, Fische, Insekten – je nach Fragestellung oder Thema.

Wie viele Arten gibt es?

Im Jahr 2006 waren ca. 2 Millionen Arten wissenschaftlich beschrieben. Dem gegenüber stehen Schätzungen der tatsächlich existierenden Arten von 5 bis 20 Millionen weltweit. Diese beiden Angaben genau zu machen ist sehr schwierig, da verschiedene Organismengruppen unterschiedliche Kriterien zur Artabgrenzung haben, moderne Klassifizierungsmethoden auch genetische Informationen mit einbeziehen, es eine Vielzahl von Synonymen gibt und die meisten Arten einerseits sehr klein sind und zudem in Gebieten leben, die nicht leicht zu erreichen sind. Trotzdem werden jährlich etwa 12-13.000 Arten neu wissenschaftlich beschrieben.

Warum ist Artenvielfalt wichtig?

Die Natur ist für unser Überleben entscheidend, da sie uns mit wichtigen Ökosystemleistungen wie Nahrung, Medikamenten, Wasserregulation oder auch Erholungsmöglichkeiten versorgt. Außerdem trägt sie zur Regulierung des Klimas bei, und jede Art spielt eine einzigartige und wichtige Rolle. Das Fehlen einer Art kann zu einer Störung komplexer ökologischer Kreisläufe führen. So kann sich das Aussterben von Insektenarten beispielsweise negativ auf Vögel auswirken, die sich von diesen Insekten ernähren, sowie auf die Bestäubung von Pflanzen (auch Nutzpflanzen).

Was bedroht die Artenvielfalt?

An erster Stelle steht die Zerstörung von Lebensräumen durch Bebauung, Rodung oder Veränderung, z.B. durch Intensivierung der Bodenbearbeitung. Viele artenreiche Lebensräume sind nährstoffarm, da sich auf nährstoffreichen Standorten schnell wenige dominante Arten ausbreiten. Der Eintrag von Stickstoff und Phosphor durch Schadstoffe stellt eine Bedrohung für diese Lebensräume dar. Schließlich können auch invasive Arten einen nachhaltigen Einfluss auf bestehende Ökosysteme haben, indem sie die komplexen Wechselwirkungen zwischen den dort vorkommenden Arten stören und dabei etablierte Arten erfolgreich verdrängen. Über all diesen Faktoren steht der Klimawandel, der viele etablierte Prozesse so schnell verändert, dass die Anpassungsfähigkeit vieler Arten damit nicht Schritt halten kann.

Wie kann man Artenvielfalt schützen?

Die Wiederherstellung oder Erhaltung vielfältiger Lebensräume ist die wichtigste Maßnahme für den Erhalt der Artenvielfalt – oder zumindest um das Schwinden zu verlangsamen. Beispiele sind die Wiederherstellung von Auenlandschaften an Flüssen, das Erlauben von stehendem und liegendem Totholz in Wäldern, Abmagerung von Trockenrasen, extensive ganzjährige Weidhaltung, Blühstreifen mit heimischen Wildkräutern und Sträuchern an landwirtschaftlichen Flächen und der Stopp der Entwässerung von Mooren. Aber auch das eigene Handeln kann einen Einfluss haben: Wilde Ecken im Garten, versetztes Mähen von Wiesen, Verwendung torffreier Erden, die Teilnahme an Arbeitseinsätzen zum Entfernen von invasiven Pflanzen oder politische und Bildungsarbeit sind wertvolle Bausteine für die Erhaltung der Artenvielfalt.

Dieser Artikel wurde im Frühjahr 2024 in der Flora-Incognita-App als Story angezeigt. In der Pflanzenbestimmungs-App findest Du jederzeit spannende Informationen zu Pflanzen, Ökologie, Artenkenntnis, sowie Tipps und Tricks zum Pflanzenbestimmen. Schau‘ doch mal rein!

Im Winter oder in kalten Habitaten wie Hochgebirgen ist eine optimale Blütentemperatur wichtig für eineerfolgreiche Fortpflanzung. Einige Pflanzen können in ihren Blüten aktiv Wärme produzieren, wie Helleborus foetidus mithilfe von Hefebakterien im Nektar (Herrera and Pozo, 2010). Aber das ist die Ausnahme. Für die meisten Pflanzen der kalten Regionen (oder Frühblüher) gilt, je mehr Wärme sie aus der Umwelt aufnehmen oder zumindest nicht verlieren können, umso besser. In dieser Story lernst Du, welchen Einfluss Eigenschaften wie Form, Farbe, Behaarung oder die Ausrichtung zur Sonne auf die Temperatur in der Blüte haben.

Glocken und Scheiben

Vielleicht hast Du Dich schon einmal gefragt, warum viele Frühblüher glockenförmige Blüten haben? Die Antwort ist: Glocken sammeln mehr Wärme ein als scheibenförmige Blüten. Hängende Glocken können Wärme aus der Bodenstrahlung aufnehmen und so im Inneren der Blüte 3-11 °C über der Umgebungstemperatur liegen (Kevan, 1989). Aufrechte Glocken, wie beispielsweise Enziane, bündeln Sonnenstrahlen, wenn sie in einem bestimmten Winkelbereich einfallen. In scheibenförmigen Blüten sind die Fortpflanzungsorgane der Umgebung direkt ausgesetzt und sitzen mittig, wo das meiste einfallende Licht der Blüte reflektiert wird. Aber auch die Blütenblätter spielen eine Rolle. In einem Experiment wurde in Blüten von Saxifraga oppositifolia der Temperaturüberschuss im Vergleich zur Umgebung um 70% reduziert, nachdem die Kelchblätter entfernt wurden (Kevan, 1970).

Mikro-Gewächshäuser

Eine weitere erfolgreiche Strategie ist das Ausbilden von „Mikro-Gewächshäusern“. Das sind beispielsweiseblasenförmige Strukturen aus durchscheinenden Hüllblättern, wie beim Kleinen Klappertopf (Rhinanthus minor), oder aus Kelchblättern wie bei Physalis. Diese filtern Licht im UV-Bereich, lassen aber längere Wellenlängen durch, wodurch die Luft im Inneren erwärmt wird. Ähnlich wie Blüten können aber auch hohle Stängel einen heizenden Effekt aufweisen, wenn die im Stängel eingeschlossene Wärme zu einem Anstieg der Innentemperatur führt (Kevan et al. 2018, 2019). Das kann die Entwicklung der unmittelbar darüber liegenden Blütenknospe fördern.

Ausrichtung zur Sonne (Heliotropismus)

Manche Pflanzen richten ihre Blüten im Tagesverlauf permanent so aus, dass sie der Sonne zugewandt sind. Insbesondere in kalten Regionen führt das zu einer effektiven Erwärmung der Blüte. Das kann Vorteile für die Pflanze mit sich bringen, beispielsweise durch erhöhte Temperaturen in den Fortpflanzungsorganen, schwerere Samen und mehr Besuche von Bestäubern. Viele Experimente versuchten bereits die Mehrwerte von Heliotropismus nachzuweisen, aber nicht in jedem Fall erfolgreich. (Van der Kooi, 2019).

Farbe

Dunklere Farben können mehr Strahlungsenergie absorbieren. Diese kann in der Blüte in Wärme umgewandelt werden, wodurch sich die Temperatur der Blüte erhöhen kann. In einer Reihe von Experimenten mit Plantago konnte eine enge Beziehung zwischen der Farbe der blütentragenden Ähre und ihrer Temperatur festgestellt werden. Individuen, die sich bei niedrigen Temperaturen entwickeln, bilden dunklere Rispen aus, die in voller Sonne 0,2-2,6 °C wärmer waren als die Vergleichsgruppe (Anderson et al., 2013). Eine andere Studie fand heraus, dass violett gefärbte Blüten von Ranunculus glacialis wärmer waren und mehr Samen produzierten als weiß gefärbte Blüten der gleichen Art (Ida & Totland, 2014). Allerdings gibt es auch Studien, bei denen die Farbe der Blüte keinen Einfluss auf die Blütentemperatur hat (Van der Kooi, 2019). Um den Zusammenhang zwischen Blütenfarbe, Temperatur und Fortpflanzungsfähigkeit besser zu verstehen, sind weitere Studien notwendig.

Öffnen und Schließen

Das Öffnen und Schließen von Blüten durch die Bewegung der Blütenblätter ist im gesamten Pflanzenreich verbreitet. Vor allem schalen- oder scheibenförmig blühende Arten schützen sich so vor äußeren Faktoren wieLicht, Feuchtigkeit oder Temperatur.  Das Öffnen und Schließen kann je nach Art mehrere Minuten oder Stunden dauern. Es wird angenommen, dass das Schließen der Blüte den Pollen vor Niederschlag (Ausspülen, Beschädigung) oder Austrocknung schützt, was dessen Lebensfähigkeit erhöht. Es gibt verschiedene Experimente, die den Einfluss des Blütenschlusses auf die Temperatur im Blüteninnerenuntersucht haben: Schließen sich beispielsweise die Hüllblätter von Tulipa iliensis bei kühlen Temperaturen, wird eine konstantere Temperatur innerhalb der Blüte aufrechterhalten (Abdusalam und Tan, 2014).

Behaarung
Wahrscheinlich ist die Behaarung von Blüten für die Aufrechterhaltung der Blütentemperatur wichtig, aber im Gegensatz zur Blattbehaarung wurde das bislang nur wenig untersucht. Pflanzenarten, die in hochgelegenen, kalten Regionen wachsen, bilden mitunter eine dicke Blattbehaarung aus. Dadurch entsteht eine isolierende Grenzschicht zur angrenzenden kalten Luftmasse, die den Wärmeverlust verringert (Meinzer und Goldstein, 1985). Die Behaarung der Blüten kann eine ähnliche isolierende Wirkung haben, wie im Beispiel von Weidenkätzchen: In Alaska wurde untersucht, dass es im Inneren von Weidenkätzchen 15-25 °C warm sein kann bei einer Lufttemperatur von 0 °C. Wurden die wolligen Haare entfernt, sanken die Innentemperaturen im Kätzchen um etwa 60% (Krog, 1955).

Quellen:

• Herrera CM, Pozo MI. 2010. Nectar yeasts warm the flowers of a winter-blooming plant. Proceedings of the Royal Society of London B 277: 1827–1834.
• Kevan PG. 1989. Thermoregulation in arctic insects and flowers: adaptation and co-adaptation in behaviour, anatomy, and physiology. Thermal Physiology 1: 747–753.
• Kevan PG, Nunes-Silva P, Sudarsan R. 2018. Short communication: thermal regimes in hollow stems of herbaceous plants—concepts and models. International Journal of Biometeorology 62: 2057–2062.
• Kevan PG, Tikhmenev EA, Nunes-Silva P. 2019. Temperatures within flowers and stems: possible roles in plant reproduction in the north. Bulletin of the NorthEastern Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Magadan, Russia 1: 38–47.
• Casper J van der Kooi, Peter G Kevan, Matthew H Koski, The thermal ecology of flowers, Annals of Botany, Volume 124, Issue 3, 16 August 2019, Pages 343–353,
• Anderson ER, Lovin ME, Richter SJ, Lacey EP. 2013. Multiple Plantago species (Plantaginaceae) modify floral reflectance and color in response to thermal change. American Journal of Botany 100: 2485–2493.
• Ida TY, Totland Ø. 2014. Heating effect by perianth retention on developing achenes and implications for seed production in the alpine herb Ranunculus glacialis. Alpine Botany 124: 37–47.
• Abdusalam A, Tan D-Y. 2014. Contribution of temporal floral closure to reproductive success of the spring-flowering Tulipa iliensis. Journal of Systematics and Evolution 52: 186–194.
• Meinzer F, Goldstein G. 1985. Some consequences of leaf pubescence in the Andean giant rosette plant Espeletia timotensis. Ecology 66: 512–520.
• Krog J. 1955. Notes on temperature measurements indicative of special organization in arctic and subarctic plants for utilization of radiated heat from the sun. Physiologia Plantarum 8: 836–839.
• Kevan PG. 1970. High arctic insect-flower relations: the inter-relationships of arthropods and flowers at Lake Hazen, Ellesmere Island, N.W.T., Canada. PhD Thesis, University of Alberta, Canada.

Dieser Artikel wurde im Winter 2024 in der Flora-Incognita-App als Story angezeigt. In der Pflanzenbestimmungs-App findest Du jederzeit spannende Informationen zu Pflanzen, Ökologie, Artenkenntnis, sowie Tipps und Tricks zum Pflanzenbestimmen. Schau‘ doch mal rein!