Artensterben auf der Spur

Das ewige Summen, Brummen und Krabbeln ist vorbei. Um uns herum wird es still. Die Zahl der Tier- und auch der Pflanzenarten hat drastisch abgenommen. Doch es gibt Projekte, die helfen sollen, den Artenschwund zu erfassen und gegenzusteuern. Technikjournal erklärt, wie das funktioniert. // Von Christopher Stritzel und Carina Wabnitz

Weltweit sinkt die Biodiversität – die Vielfalt aller Arten und ihrer genetische Varianz. Anfang April vermeldete der UN-Biodiversitätsrat einen weltweiten Rückgang der Artenvielfalt. Pflanzen und Tiere verschwinden überdurchschnittlich schnell, gemessen an den letzten zehn Million Jahren. 25 Prozent aller untersuchten Arten gelten heute als bedroht: das sind rund eine Million Arten. Sie könnten innerhalb der nächsten Jahrzehnte aussterben, heißt es im Bericht, dessen Ergebnisse, 450 Experten und Wissenschaftler in einem Zeitraum von drei Jahren aus 15.000 Publikationen von 1970 bis heute analysiert und zusammengetragen haben. Auch die Entomologische Gesellschaft Krefeld hat zwischen 1989 und 2016 die Biomasse eingefangener Fluginsekten gemessen. Das Ergebnis: In dem Messzeitraum ist die Masse der Sechsbeiner um 76 bis 82 Prozent gesunken. Die Forscher hatten die Insekten in 63 Schutzgebieten in Deutschland, mit Fallen, gefangen. Die Analysen hatten ebenfalls einen Negativ-Trend an allen Standorten gezeigt. Eine umfassendere und einheitliche Beobachtung ist wichtig, um das Artensterben genauer zu erfassen. Einige Forschungsprojekte haben sich dieser Aufgabe angenommen.

Das Forschungsprojekt "AMMOD"

Die Allianz der Wissenschaftsorganisationen und das Zoologischen Forschungsmuseum Alexander König (ZFMK) planen , mit der Wetterstation für Artenvielfalt (AMMOD), ein flächendeckendes Monitoring in Deutschland zu schaffen. Hierfür tragen sie die Informationen von Fluginsekten, Pollen und Sporen im Hinblick auf DNA Barcodes zusammen. Zusätzlich werden sogenannte "Scanner" entwickelt, die automatische Bilder von Vögeln, Motten und Säugetieren liefern sollen. Darüber hinaus werden durch bioakustische Bestimmungen zum Beispiel Vögel, Grillen oder Fledermäuse am Geräusch erkannt. Hinzu kommen automatische Analysen der Düfte in der Landschaft. Mit diesem Zusammenschluss von Erfassungsmethoden soll ein automatisiertes Monitoring gewährleistet werden. Hinzu kommen freiwillige Beobachter, die auch heute noch einen großen Teil der Analysen ausmachen. Erfasste Daten sollen in einer zentralen Datenbank gespeichert werden und es so ermöglichen, Veränderungen und deren Ursachen schneller zu erkennen. Professor J. Wolfgang Wägele, Direktor des ZFMK, dazu: "Wir wollen verhindern, dass Arten aussterben, egal wo in Deutschland. Deshalb müssen wir sie überall beobachten." Voraussichtlicher Start des Projektes ist Winter 2019. Eine Bewilligung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung liegt bereits vor.

Wetterstation für Artenvielfalt

Das Forschungsprojekt "INPEDIV"

Ein weiteres Projekt in Deutschland ist das Forschungsprojekt "INPEDIV". Träger ist die "Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz". Die Projektleitung übernimmt das Zoologische Forschungsmuseum Alexander König (ZFMK). So genannte Malaisefallen werden auf geschützten, offenen Flächen platziert, die an konventionelle Ackerbauflächen grenzen. Malaise-Fallen sind fester Bestandteil der Erfassung von Biodiversität. Sie geben die Möglichkeit, eine hohe Bandbreite von Insektenarten erfassen zu können. Am obersten Ende der Malaise-Falle befindet sich ein Fanggefäß mit Ethanol. Die gefangenen Insekten sterben darin und werden konserviert. Je nach Anzahl gefangener Tiere, müssen die Proben alle ein bis vier Wochen entnommen werden. Anschließend kann die DNA im Labor sequenziert und die Art bestimmt werden. Die Standortauswahl ist für die Malaise-Fallen und ihre Erfolgsquote besonders wichtig. Sollen verschiedene Orte miteinander verglichen werden, müssen die Standortansprüche identisch sein. Zusätzlich werden Bodenproben genommen. "INPEDIV" soll Informationen über den Einfluss von Pestiziden auf die Biodiversität liefern. Sollte dieser Einfluss zu groß sein, könnten verbesserte Puffer- und Abstandsregelungen bei Düngung und Pflanzenschutz umgesetzt werden, meint Klaus Weddeling, Diplom Biologe von der Biologischen Station des Rhein-Sieg-Kreises. In zehn Schutzgebieten im Rheinland und in Brandenburg werden ökologische Gemeinschaften, Vegetation, wirbellose Tiere und kleine Tiere gemessen. Die frühere und heutige Landnutzung, der Nährstoffgehalt der Böden, Pestizidrückstände in Böden und Pflanzen und die landwirtschaftlichen Strukturen der Umgebung sind wichtige, zu untersuchende, Daten. Das Projekt startete im März 2019 und läuft bis zum Februar 2022. Zusätzlich werden Malaisefallen in Gebieten nahe landwirtschaftlicher Flächen aufgestellt und die Daten in zentralen Laboren ausgewertet.

INPEDIV-Projekt: Malaisefallen werden in Reihe aufgestellt

Das "Dina"-Projekt

Auch das Forschungsprojekt "DINA" bedient sich der Malaisefallen und der DNA-Sequenzierung. Der Naturschutzbund Deutschland startete im Mai 2019 mit einigen Partnern das Projekt. Gefördert wird es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 4,2 Millionen Euro. Es soll Aufschluss über die Ursachen des Insektensterbens in Naturschutzgebieten liefern. "Es geht um Grundlagenforschung", so Wägele. Dafür sollen Biodiversität und Habitatveränderungen erfasst werden. Durch, in Reihe aufgestellte Malaisefallen, kann die Insektenvielfalt gemessen werden. Das soll in 20 Naturschutzgebieten in ganz Deutschland geschehen. Es werden immer vier Fallen in 50 Meter Abständen aufgestellt. Am Anfang der Reihen liegt ein Acker. Die Fallen führen in die Naturschutzgebiete. So können die Forscher beobachten, ob mit zunehmender Ackernähe die Insektenvielfalt abnimmt.

Der Einfluss des Menschen auf die Biodiversität

Unterschiedliche Faktoren beeinflussen die Biodiversität. Gerade das mache die Analyse so schwierig, da man nicht immer wisse, welche Faktoren einen Einfluss hätten, so Wägele. Man ginge davon aus, dass die Landwirtschaft, mit Expansion und Intensivierung, einen großen Anteil an der sinkenden Biodiversität hätte, so Wägele weiter. Die Landnutzungsänderungen haben die Lebensgemeinschaften in Deutschland stark beeinflusst. Kleine Höfe werden aufgekauft und zusammengeführt. Wege, Gräben, Feuchtflächen und Hecken verschwinden. Riesige Felder und Monokulturen entstehen. Von 2005 bis 2018 ist der Maisanbau in Deutschland um etwa ein Drittel gestiegen. "Feuchtflächen, Randstreifen und Hecken sind wichtig für Vögel, kleine Nagetiere und Insekten", so Wägele.

Pflanzenschutzmittel beeinflussen die Biodiversität

Viele Lebensräume gehen verloren. Dazu kommen verschiedene Dünge- und Pflanzenschutzmittel. Herbizide, wie das umstrittene Glyphosat, sind Pflanzengifte und lassen unerwünschte Pflanzen absterben. Pflanzenschutzmittel seien allerdings "eine Möglichkeit, den landwirtschaftlichen Ertrag stark zu steigern", so Weddeling. Insektizide haben die Aufgabe, Insekten auf Ackerflächen zu vernichten. Über Wind oder warme Luft werden die Mittel verbreitet und schaden den Tieren auch außerhalb von Ackerflächen. Landwirte tragen Gülle und Düngemittel direkt auf die Felder auf. Stickstoff, beispielsweise Ammoniak, gelangt gasförmig in die Luft und wird zusätzlich auch durch Wasser verbreitet. Wenn es auf Wiesen oder Böden gelänge, verändere es die Pflanzenstruktur, so Wägele. Viele Pflanzen vertrügen dies nicht und verschwänden infolgedessen. Eine Kettenreaktion. Nach den Pflanzen verschwinden auch Tiere, da Futterquellen wegfallen. Das bleibt nicht ohne Folgen für den Menschen.

Der Preis für das Artensterben

Die Leistungen von allen Tier- und Pflanzenarten sind vielseitig – ebenso vielseitig wie die möglichen Folgen, wenn die Artenvielfalt sinkt. Ökosysteme könnten Teile ihrer Funktionen verlieren. Weddeling dazu: "Jede Art ist einzigartig und kann nicht durch andere Arten ersetzt werden. Arten hängen untereinander und voneinander ab." Manche Arten verbessern die Bodenqualität enorm, indem sie die Erde umgraben, wodurch die Wasseraufnahme verbessert wird. Durch ihre Tunnel wird der Boden auch besser belüftet. Zusätzlich verteilen sie Nährstoffe im Boden. Durch die intensive Landwirtschaft könnte die Anzahl der Bodenbewohner sinken. Infolgedessen könnte sich die Bodenqualität verschlechtern und zu Ertragsminderungen führen. Eine weitere wichtige Funktion haben die sogenannten Destruenten. Sie zersetzen abgestorbene Tier- und Pflanzenreste, führen die gewonnenen Nährstoffe dem Stoffkreislauf zu und machen sie wieder verfügbar. Beispiele hierfür sind Würmer, Pilze, oder Insekten. Wenn ihre Anzahl sinkt, könnten Mineralstoffe langsamer in den Kreislauf zurückgeführt werden. Tote Tiere, Pflanzen und auch Menschen würden langsamer verrotten. Andere Arten sind als Bestäuber unverzichtbar. Mehr als 75 Prozent der Pflanzen, die der Mensch weltweit als Nahrungsmittel anpflanzt, sind auf die Bestäubung angewiesen. Bienen, die mit Glyphosat in Berührung kämen, hätten es auf Grund von Orientierungslosigkeit schwer, zu ihrem Bienenstock zurückzufinden, sagt Wägele. Die Völker könnten schrumpfen. Fallen die wichtigen Insekten weg, werden Pflanzen nicht befruchtet und tragen keine Früchte.

Medizinische und wirtschaftliche Einflüsse des Artensterbens

Doch Bäume liefern auch Bau- und Heizmaterial. Auch deren Produktion würde von sinkenden Bestäuber-Zahlen beeinflusst. Selbst die Medizin könnte leiden. Durch die massive Rodung von Regenwäldern gehen, Schätzungen zufolge, jeden Tag artenreiche Flächen verloren. Bis zu 70 Prozent der Arzneien haben Inhaltsstoffe aus Pflanzen. Die meisten davon stammen aus tropischen Regenwäldern. Außerdem ist bis heute nur ein geringer Teil aller Pflanzenarten bekannt. Mit den zerstörten Flächen könnten medizinisch wirksame Pflanzen vernichtet werden. Je kleiner die Populationen der Arten werden, desto instabiler werden die Nahrungsnetze. Arten, die zunächst noch nicht bedroht sind, könnten ihre Nahrungsquelle verlieren. Laut Wägele könnten bereits jetzt viele Vögel Schwierigkeiten damit haben, genug Insekten zu finden. Dies sei aber schwer nachweisbar, da Daten über Insekten fehlten. Nicht zuletzt könnten sich ganze Landschaften verändern, heißt es weiter.

Die traditionelle Artbestimmung ist schwierig

Die Taxonomie ist ein Verfahren, um verschiedene Arten zu bestimmen. Eine Art besteht aus Individuen aus Populationen, die sich untereinander paaren können. Es gibt verschiedene Ansätze, um ein Individuum, oder eine Teilpopulation einer Art zuzuordnen. Der morphologische Artbegriff nutzt das Aussehen, um ein Tier oder eine Pflanze zu klassifizieren. Früher war es die Hauptmethode zur Bestimmung. Bis heute gibt es viele Bücher, in denen Blätter, Blüten und Früchte beschrieben und auf Fotos gezeigt werden. Der Körperbau von Tieren wird dabei in verschiedenen Entwicklungsstadien gezeigt und beschrieben. Diese Methode der Bestimmung funktioniert allerdings nur begrenzt gut.  Je kleiner die Tiere oder Pflanzen werden, desto schwieriger wird es für Taxonomen, die einzelnen Merkmale zu erkennen. Außerdem erfordert es sehr gute Kenntnisse über das Aussehen von Arten, kostet viel Konzentration und dauert lange. Mit der Erfindung des Mikroskops konnte die optische Unterscheidung von Arten verbessert werden. Arten lassen sich aber auch über ihre Genetik bestimmen. Seitdem es die DNA-Sequenzierung gibt können Arten zuverlässiger bestimmt werden. Doch es gibt noch ein weiteres Problem: Forschungsinstitute und Bundesländer messen oft mit unterschiedlichen Methoden und verwenden kein standardisiertes Verfahren, wie die "Krefelder Entomologen Gesellschaft". Freiwillige Beobachter seien oft an bestimmten Arten interessiert. Es gebe Beobachtungen von Schmetterlingen in Baden Würtemberg und von Laufkäfern in Niedersachsen. Diese Erhebungen seien aber nicht vergleichbar, meint Wägele.

Teaserbild: Bild von Virvoreanu Laurentiu auf Pixabay

Die Autoren:

Christopher Strizel

Christopher Strizel

Carina Wabnitz

Carina Wabnitz

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