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Störungen in Ökosystemen simulieren

Ausnahmezustand im Mikrobenmaßstab

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Störempfindliche Räuber

In Versuchsanordnungen ohne Räuber wurden die Bakterien durch die Störungen nur wenig beeinflusst, und das System erholte sich kurze Zeit nach den Störungsereignissen wieder. Die Modell-Ökosysteme mit Wimpertierchen reagierten dagegen sehr empfindlich auf die Störungen. „Diese führten zunächst zu einer starken Verringerung der Zahl der Wimpertierchen. Davon profitierten später die Bakterien, denn weniger Räuber bedeuten weniger Fraßdruck. So konnte die Bakterienzahl nach überstandener Störung schnell wieder ansteigen – sogar über das ursprüngliche Maß hinaus“, erklärt Karakoç.

Und auch das Verhältnis innerhalb der Bakteriengemeinschaft änderte sich. Zum einen konnten sich vor allem solche Bakterienarten gut vermehren, die mit den wenigen noch vorhandenen Nährstoffen auskamen, zum anderen auch solche, die normalerweise auf dem Speiseplan des Räubers stehen. „Auf natürliche Ökosysteme übertragen, könnte so eine Entwicklung bedeuten, dass sich beispielsweise Schädlinge nach Störungsereignissen schlagartig vermehren, wenn sie nicht durch Räuber in Schach gehalten werden“, sagt Chatzinotas. „Solche trophischen Interaktionen sind für das Funktionieren eines Ökosystems enorm wichtig und sollten daher in Studien künftig vermehrt berücksichtigt werden.“

Modellsysteme nach Maß

Doch nicht nur das Zusammenspiel innerhalb des Nahrungsnetzes spielt eine wichtige Rolle – auch die Zeit. Um herauszufinden, welche Auswirkungen kurz- und welche langfristiger Natur sind, haben sich die Forscher die verschiedenen Versuchsanordnungen jeweils in den Zeiträumen vor, während und nach den Störungsereignissen angeschaut. Dabei zeigte sich, dass sich die Individuenzahl der Bakterien bereits kurz nach den Störungen wieder stabilisierte, wohingegen eine Veränderung der Bakteriengemeinschaft meist langfristig ausgelegt war. „Stabilität und Erholung nach Störungsereignissen sind weitere wichtige Themen“, sagt Karakoç. „Die Beobachtung im Rahmen von Zeitreihen ist dafür unabdinglich.“

In Felduntersuchungen sind Zeitreihen nur unter hohem Aufwand realisierbar. Mikrobielle Systeme haben den Vorteil, ökologische Fragestellungen im kleinen Maßstab relativ zügig beantworten zu können. „Die Ergebnisse aus unserer Studie sind natürlich nicht eins zu eins auf reale Ökosysteme übertragbar“, sagt Chatzinotas. „Dennoch zeigen sie, wie komplex schon einfachste Ökosysteme auf Störungen reagieren, und helfen bei der Aufdeckung grundlegender Mechanismen – die vor dem Hintergrund des globalen Wandels in der Ökosystemforschung künftig vermehrt berücksichtigt werden sollten.“ In zukünftigen Untersuchungen werden die UFZ-Wissenschaftler die Ökosystem-Modelle schrittweise komplexer gestalten sowie hinsichtlich mikrobieller Dienstleistungen, wie etwa Schadstoffabbau, erweitern.

Originalpublikation: Canan Karakoç, Viktoriia Radchuk, Hauke Harms & Antonis Chatzinotas: Interactions between predation and disturbances shape prey communities. Scientific Reports (2018) 8: 2968, DOI: 10.1038/s41598-018-21219-x

* S. Hufe, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ, 04318 Leipzig

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