Der Einfluss pflanzenfressender Insekten auf Waldökosysteme
Viele Wälder nehmen heute mehr Kohlendioxid auf, als sie freisetzen, und tragen damit dazu bei, die Ansammlung von CO2 in der Atmosphäre zu verlangsamen. Das Ausmaß und die Dauer dieses Effekts richten sich nach diversen Einflussfaktoren des Pflanzenwachstums. Ein bedeutendes Beispiel hierfür sind Bodennährstoffe. „Ein entscheidender Faktor des Pflanzen- und Bodennährstoffkreislaufs, der oft übersehen wird, ist die Aktivität von Tieren, insbesondere Pflanzenfressern“, bemerkt der Koordinator des Projekts ECOHERB, Daniel Metcalfe von der Universität Umeå in Schweden. „Die wenigen Studien, die zu den Auswirkungen von Pflanzenfressern auf den Nährstoffkreislauf von Ökosystemen existieren, befassen sich mit großen Tieren statt mit Insekten, obwohl Insekten in vielen terrestrischen Systemen in extrem großer Zahl vorkommen.“
Der Einfluss von Insekten auf den Nährstoffkreislauf
Das Projekt ECOHERB, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wurde, machte sich zum Ziel, diesen Missstand zu beseitigen. Zu diesem Zweck baute es ein weltweites Netzwerk von Waldstandorten auf, das eine koordinierte und systematische Quantifizierung des Einflusses von pflanzenfressenden Insekten auf den Nährstoffkreislauf erlaubte. Es wurden Überwachungsstationen eingerichtet, die alle Waldarten abdeckten. Um zu untersuchen, wie sich die Ausscheidungen von Pflanzenfressern unter verschiedenen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen auf Bodenprozesse auswirken, führte das Projekt mehrere Versuche durch. Die resultierenden Informationen werden nun in innovative Ökosystemmodelle integriert. „Mein grundlegender Ansatz orientierte sich dabei an meiner vorigen Arbeit, die kurz vor dem Projekt veröffentlicht wurde“, so Metcalfe. „Durch ECOHERB konnte ich diese altbewährten Methoden drastisch hochskalieren, um so die Rolle pflanzenfressender Insekten in terrestrischen Ökosystemen besser zu verstehen.“ In der Praxis mussten dabei enorme bürokratische und logistische Hürden überwunden werden, um die intensiven Überwachungsmaßnahmen an entlegenen Orten in mehreren Dutzend Ländern zu arrangieren und durchzuführen. Besonders schwierig gestaltete sich dies in den letzten Jahren des Projekts, die in die COVID-19-Pandemie fielen. „Der Erfolg des Projekts zeugt von dem extrem talentierten und engagierten Team aus promovierenden und promovierten Forschenden und Partnern vor Ort, die am Projekt beteiligt waren“, fügt Metcalfe hinzu.
Triebkräfte der CO2- und Nährstofffreisetzung
Trotz aller Herausforderungen gelang es Metcalfe, die bestehenden Muster und zugrunde liegenden Triebkräfte der von pflanzenfressenden Insekten vermittelten CO2- und Nährstofffreisetzung aus Wäldern mit bislang unerreichter Detailtiefe und Vollständigkeit nachzuzeichnen. „Wir konnten die Muster der durch Pflanzenfresser vermittelten Freisetzung von CO2 und Nährstoffen in verschiedenen relativ ungestörten Waldsystemen untersuchen“, merkt er an. „Anhand dessen konnten wir die globale Verbreitung der Herbivorie bei Insekten bestimmen und die Biogeochemie von Wäldern besser verstehen.“ In Hawaii quantifizierte Metcalfe mit seinem Team beispielsweise, wie sich Nährstoffe, die von pflanzenfressenden Insekten freigesetzt werden, auf zentrale Ökosystemprozesse auswirken und wie diese Steuerungsmechanismen und Prozesse durch das Klima reguliert werden. „Aktuell arbeiten wir gemeinsam mit mehreren Modellierungsteams daran, anhand der erfassten Daten verschiedene Ökosystemmodelle zu entwickeln und zu optimieren“, berichtet er.
Großflächige Überwachungsmaßnahmen
Metcalfes Arbeit unterstrich die Bedeutung großflächiger Überwachungsmaßnahmen und zeigte, wie die Entwicklung und Skalierung einer Vorlaufforschung gelingen kann. „Meiner Ansicht nach sprechen unsere eingesetzten Methoden und unsere erzielten Ergebnisse eindeutig dafür, dass pflanzenfressende Insekten, sowie auch die Tieraktivität im Allgemeineren, in künftigen Modellsimulationen von Ökosystemfunktionen und -prozessen berücksichtigt werden sollten“, sagt er. „Es ist meine Hoffnung, meine Arbeit an vielen der Standorte fortzusetzen und dabei auf dem fantastischen Netzwerk von lokalen Partnern aufzubauen, die diese Arbeit erst möglich gemacht haben.“
Schlüsselbegriffe
ECOHERB, Ökosysteme, Wälder, CO2, Insekt, atmosphärisch, Atmosphäre, Nährstoffe
