SENDETERMIN Sa, 23.09.17 | 16:00 Uhr | Das Erste

Artenreiche Wiese: Ein ökologisches Multitalent

Artenreiche Wiese: Ein ökologisches Multitalent | Video verfügbar bis 23.09.2022

Wiesen mit ihrem Boden sind ein einzigartiges Ökosystem. Sie liefern Nahrungs- und Futtermittel, reinigen und speichern Wasser, sind Lebensraum für unzählige Tiere und Mikroorganismen und Kohlenstoffspeicher. Wie eine Wiese beschaffen sein muss, damit sie ihre Leistung besonders gut entfalten kann, erforschen Wissenschaftler im weltweit größten Freiland-Experiment in der Nähe von Jena.

Das Wiesen-Experiment

Sie sieht aus wie eine riesengroße Patchworkdecke mitten in der Landschaft: 600 Quadrate in den verschiedensten Schattierungen. Die Grundfarbe ist Grün, gesäumt von seltsamen Apparaturen und Überwachungskameras. Ein riesiges Freiluftlabor für über 100 Wissenschaftler: Chemiker analysieren hier den Kohlen- und Stickstoffkreislauf, Mikrobiologen die Aktivitäten von Pilzen und Bakterien, Zoologen Regenwürmer und Insekten. Die Wiese ist in 90 Parzellen eingeteilt, jede von ihnen exakt 20 Meter lang und 20 Meter breit.

Wiesen mit vielen Pflanzenarten – Wiesen mit wenigen Pflanzenarten

Weißer Klee in Nahaufnahme
Monokultur: Hier wächst ausschließlich Klee.

Die Forscher vergleichen Wiesenflächen mit vielen Pflanzenarten und Wiesenflächen mit wenigen Pflanzenarten. Auf einer Fläche darf beispielsweise nur Klee wachsen, eine reine Klee- Monokultur. Ein paar Meter weiter findet sich eine Wiesenparzelle mit 60 Pflanzenarten. Ganz genau werden komplexe biologische Zusammenhänge in den verschiedenen Bereichen der Wiese untersucht.

Das Hauptaugenmerk liegt auf den Auswirkungen, die die Pflanzenvielfalt auf die mikrobiologischen Vorgänge im Boden hat. Deshalb werden hier auch nicht nur Pflanzen untersucht. Denn am Ökosystem Wiese sind zahlreiche Tiere, Insekten, Pilze, Flechten und zahllose Kleinstlebewesen, Bakterien und andere Mikroorganismen beteiligt.

Starker Einfluss der Pflanzenarten auf den Boden

Mit einem riesigen Holzhammer schlägt Professor Nico Eisenhauer gerade auf ein metallenes Etwas am Boden. Das ähnelt einer großen runden Ausstechform und funktioniert auch ähnlich. Jedoch nicht Teig, sondern eine Bodenprobe wird auf diese Weise sauber ausgestochen. Eisenhauer leitet das Experiment, das schon seit 15 Jahren läuft: "Zu Beginn dachten wir, dass es für Bodenorganismen und Bodenprozesse nicht wichtig ist, wie viele Pflanzenarten wir in einer Wiese haben. Und wir waren sehr überrascht wie gewaltig der Einfluss der Anzahl der Pflanzenarten auf die Prozesse im Boden ist", erzählt der Forscher.

Pflanzen sind echte Teamplayer

Erde rieselt in eine Hand
Unvorstellbar: Ein Gramm Erdboden beherbergt bis zu einer Milliarde Mikroorganismen.

Herrscht oberirdisch Vielfalt, gibt es auch ein reges Bodenleben und je reger das Bodenleben, desto besser die Bodenqualität. In der Erde gedeihen Pilze, Flechten und Mikroorganismen. In einem Gramm Erde tummeln sich bis zu eine Milliarde Kleinstlebewesen. Diese Erdbewohner versorgen die Pflanzen mit Nährstoffen.

Ohne Blütenbestäubung durch Insekten keine Artenvielfalt

Wildbiene an einer Blüte
Wildbienen bestäuben die Pflanzen.

Viele Pflanzenarten sind auf Blütenbestäubung angewiesen, um sich fortzupflanzen. Ohne ein reiches Pflanzenangebot hätten wiederum viele Insekten keinen Lebensraum. Alles hängt miteinander zusammen. Im biologischen Wiesenkreislauf ernähren sich Läuse von der Pflanze, Marienkäferlarven wiederum fressen die Läuse, genau wie die ausgewachsenen Käfer. Abgestorbene Insekten düngen wiederum den Boden. Sie liefern Stickstoff, der die Pflanzen besser wachsen lässt. Und die artenreiche Wiese produziert schließlich besonders viele Nährstoffe.

Kaum Pflanzenvielfalt auf landwirtschaftlich genutzten Wiesen

Marienkäferlarve frisst Laus
Eine Marienkäferlarve frisst eine Laus.

Die Wiesen in der industrialisierten Landwirtschaft werden bis zu sechsmal im Jahr gemäht. Das verhindert, dass sich Blütenpflanzen aussäen und verbreiten können. Artenarme Wiesen sind die Folge und die bieten Insekten, Vögeln und anderen Lebewesen keine Lebensgrundlage. Das war in der Landwirtschaft bis in die 1970er-Jahre noch anders. Nur dreimal jährlich wurden Wiesen damals gemäht, um Heu für die Tiere zu produzieren. An dieser herkömmlichen Landwirtschaft orientieren sich die Wissenschaftler im Jena-Experiment. Auch sie mähen ihre Versuchsparzellen dreimal im Jahr.

Artenreiche Wiesen speichern dreimal mehr Kohlenstoff als artenarme

Ein Wissenschaftler hält eine Wasserprobe in der Hand.
Wasserproben werden zur Mineralstoff- und Kohlenstoffgehaltmessung genommen.

Neben regelmäßigen Erdproben untersuchen die Wissenschaftler auch Wasser aus unterschiedlich tiefen Bodenschichten. Das Wasser zeigt an, wie viele Nährstoffe in den einzelnen Parzellen gespeichert sind und auch wie viel Kohlenstoff, also wie viel vom klimaschädlichen Gas CO2 im Boden gebunden ist. Wiesen mit großem Artenreichtum speichern ungefähr dreimal so viel Kohlenstoff im Boden wie Wiesen mit wenig Artenreichtum. Und die Speicherfähigkeit steigt im Laufe der Jahre. Eine Erkenntnis, die ohne das Langzeitexperiment nicht möglich gewesen wäre.

Wiesenforschung kennt keine Pause

Eine Wiese wird gejätet.
Ständiges jäten ist Pflicht, um die vorbestimmte Artenanzahl zu gewährleisten.

Um möglichst exakte Daten auf jeder einzelnen Parzelle zu sammeln, scheuen die Forscher keine Mühen. So werden zum Beispiel alle drei Wochen auf den Versuchsflächen Insekten eingesaugt. Diese werden dann konserviert. Ihre Bestimmung erfolgt oft erst im Winter, wenn auf der Wiese nichts mehr wächst. In der Wachstumssaison ist keine Zeit für solche Analysen. Ständig wird hier etwas gemessen. Täglich sind hier Forscher mit Messsonden unterwegs. Umweltparameter wie die Bodentemperatur und Regenmengen werden automatisch mit Messgeräten und Kameras und Computern erfasst. Die Bodenfeuchte beispielsweise wird ständig von Hand gemessen. An 160 Messpunkten wird jede Woche dreimal eine Probe genommen.

Wiesenforschung – das heißt vor allem: Jäten,jäten, jäten

Noch aufwändiger ist, auf den Versuchsfeldern die exakt definierte Anzahl der Pflanzenarten zu halten. Wind und Insekten tragen die Pflanzensamen in die Umgebung. Deshalb müssen viele Helfer jäten. Immer und immer wieder. Dank dieser Akribie gibt es eindeutige Erkenntnisse.

Hochwasserkatastrophe: Vom Schock zum experimentellen Glücksfall

Ein Wissenschaftler sammelt Insekten mit einem Staubsauger.
Insekten werden mit einem Staubsauger gefangen.

2013 schien das Forschungsprojekt vor dem Aus zu sein. Das Jahrhunderthochwasser flutete die Wiesen. Die direkt am Saaleufer gelegenen Wiesenflächen standen drei Wochen lang komplett unter Wasser. Statt aufzugeben, beschließen die Forscher, die Auswirkungen des Hochwassers zu untersuchen. Sie machen eine erstaunliche Entdeckung: Die besonders artenreichen Versuchsflächen produzieren nach der Überschwemmung mehr Pflanzen als je zuvor, sie sind besonders widerstandsfähig. Die artenarmen Flächen dagegen erholen sich nur sehr langsam.

Klar ist, Artenreichtum zahlt sich aus, sogar für die Landwirte. Die Forscher haben herausgefunden, dass artenreiche Wiesen auch mehr Stickstoff im Boden gespeichert wird. Das spart Dünger. Und weil die artenreiche Wiese viel mehr Nährstoffe produziert, ist die Futterqualität besser. Die artenreiche Wiese ist ein ökologisches Multitalent.

Autor: Wolfgang Zündel (HR)

Stand: 23.09.2017 13:15 Uhr

Sendetermin

Sa, 23.09.17 | 16:00 Uhr
Das Erste