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2024 | Buch

Biodiversität, Ökosystemfunktionen und Naturschutz

verfasst von: Werner Härdtle

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Über dieses Buch

Der weltweite Verlust an biologischer Vielfalt, verursacht durch eine nicht nachhaltige Nutzung von Ökosystemen, birgt schwerwiegende gesamtgesellschaftliche Risiken, welche jenen des Klimawandels vergleichbar sind. Doch erst seit wenigen Jahren verstehen wir genauer, warum biologische Vielfalt eine Grundvoraussetzung für die Stabilität und das Funktionieren von Ökosystemen und damit auch für gesellschaftlichen Wohlstand ist. Das vorliegende Buch stellt in anschaulicher und allgemeinverständlicher Form das heute verfügbare Wissen über die „funktionelle Bedeutung“ der globalen biologischen Vielfalt vor und erläutert anhand von faszinierenden und vielen wissenschaftlich neuen Beispielen, warum wir den Schutz der biologischen Vielfalt als dringende, gesamtgesellschaftliche Aufgabe begreifen müssen. Es erklärt, wie Pflanzen- und Tierarten miteinander zusammenleben und wie gerade ihre Wechselbeziehungen verschiedenste Ökosysteme – einem Uhrwerk vergleichbar – zum „funktionieren“ bringen oder diese gar gegenüber Störungen oder globalen Veränderungen stabilisieren. Anhand gut verständlicher und fesselnder Fallbeispiele zeigt das Buch, wie Artenvielfalt und diverse Lebensgemeinschaften unabdingbar sind für intakte Ökosysteme, und dass wir eine ungestörte Artenvielfalt schon deshalb benötigen, weil ohne sie die von uns Menschen zum Überleben notwendigen Serviceleistungen der Ökosysteme gar nicht zustande kämen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Was ist Biodiversität?
Zusammenfassung
Kap. 1 erläutert, wie im ökologischen Kontext der Begriff „Biodiversität“ verstanden und definiert werden kann. Hierfür ist es zweckmäßig, bestimmte „Organisationsebenen“ und „Attribute“ der biologischen Diversität zu unterscheiden: Zu den „biologischen Organisationsebenen“ der Biodiversität zählen beispielsweise die genetische, die organismische und die ökologische Diversität, welche sich (u. a.) einer Beschreibung und Kennzeichnung von verschiedenen Genotypen bei Arten, der Vielfalt von taxonomischen Gruppen in Lebensräumen beziehungsweise der Diversität von Lebensräumen oder Ökosystemen in einem größeren Bezugsraum widmen. Als wichtige „Biodiversitätsattribute“ lassen sich die kompositionelle, die strukturelle und die funktionelle Diversität unterscheiden. Diese Attribute beschreiben die in einem Lebensraum beobachtbare Zusammensetzung verschiedener biologischer Entitäten (z. B. die Artenzusammensetzung eines Lebensraumes), die räumliche Anordnung von strukturgebenden Elementen in einer Landschaft (z. B. die Strukturvielfalt eines Waldökosystems) beziehungsweise das Vorhandensein von verschiedenen „funktionellen Entitäten“ in einem Ökosystem (z. B. verschiedene Wuchsformen bei Pflanzen oder Ernährungstypen bei Tieren). Für eine möglichst umfassende Definition des Begriffes „Biodiversität“ werden schließlich die skizzierten Merkmale in einem hierarchischen System miteinander verschnitten. Das Kapitel erläutert ferner, wie sich die Vielfalt an Organismen in einem auf phylogenetischen Zusammenhängen fußenden System ordnen lässt, und schließt mit einem Überblick über verschiedene, heute oftmals verwendete Ansätze zur Beschreibung und Quantifizierung von Biodiversitätsmustern eines Lebensraumes oder einer Landschaft.
Werner Härdtle
Kapitel 2. Globale Artenvielfalt und räumliche Muster biologischer Diversität
Zusammenfassung
Kap. 2 gibt einen einführenden Überblick über die globale Vielfalt der auf der Erde vorkommenden Arten sowie über großräumige Verteilungsmuster der biologischen Diversität. Erläutert wird, wie viele Arten insgesamt auf der Erde vermutet werden und wie viele Arten derzeit wissenschaftlich beschrieben und in hierfür angelegten Sammlungen dokumentiert sind. Gezeigt wird, wie sich Arten – nach gegenwärtigem Kenntnisstand – auf verschiedene taxonomische Gruppen verteilen und wie viele hiervon für terrestrische beziehungsweise marine Ökosysteme bezeichnend sind. Übersichten veranschaulichen, wie sich verschiedene taxonomische Gruppen im Hinblick auf ihre Artenvielfalt unterscheiden und welche unter diesen sich als besonders diverse Gruppen erweisen. Da vermutlich nur etwa 20 % aller auf der Erde vorkommenden Arten derzeit wissenschaftlich erfasst und somit bekannt sind, bestehen nicht nur in taxonomischer Hinsicht, sondern auch im Hinblick auf die funktionelle Bedeutung vieler Artengruppen große Wissenslücken. Das Kapitel erläutert in diesem Zusammenhang, welche Methoden für eine Erfassung der biologischen Diversität sowie für eine Abschätzung der Diversität von ausgewählten Lebensräumen oder Ökosystemen – trotz bestehender Kenntnislücken – zur Verfügung stehen. Das Kapitel schließt mit einer Beschreibung der großräumigen Verteilung der Biodiversität und erläutert, wie sich eine beobachtbare räumliche Ungleichverteilung von Arten und das Zustandekommen von Biodiversitätshotspots erklären lassen.
Werner Härdtle
Kapitel 3. Anthropogene Veränderung und Gefährdung der Biodiversität
Zusammenfassung
Kap. 3 gibt einen Überblick über die vom Menschen verursachten Veränderungen der Biodiversität und benennt die hierfür wichtigsten Faktoren. Dabei werden prähistorische und historische Veränderungen den erst seit jüngster Zeit, also seit wenigen Jahren oder Jahrzehnten wirksamen Faktoren für den Verlust von Biodiversität gegenübergestellt. Erläutert wird zunächst, welche Veränderungen beziehungsweise Biodiversitätsverluste bei verschiedenen Pflanzen- und Tiergruppen feststellbar und in welchen taxonomischen Gruppen Artenverluste besonders hoch waren oder sind. Anschließend werden die wichtigsten Faktoren beschrieben, welche sich für einen lokal, regional oder global beobachtbaren Rückgang an biologischer Diversität anführen lassen. Am Beispiel verschiedener Lebensräume oder Ökosysteme wird erläutert, welche Auswirkungen beispielsweise eine direkte Zerstörung, eine Übernutzung und Degradation, der Klimawandel, Veränderungen der trophischen Situation (Eutrophierung), eine Ausbreitung von Neobiota oder ein Anstieg der atmosphärischen CO2-Konzentration haben können. Dabei werden Beispiele aus terrestrischen und marinen Lebensräumen angeführt. Beschrieben wird zugleich, in welchem Ausmaß terrestrische und marine Artengruppen von den betrachteten Faktoren betroffen sind und warum sich unter diesen einzelne als besonders sensibel gegenüber anthropogenen Störungen erweisen.
Werner Härdtle
Kapitel 4. Kernfragen, Begriffe und Methoden der funktionellen Biodiversitätsforschung
Zusammenfassung
Kap. 4 erläutert wichtige Kernfragen, Begriffe und Methoden der funktionellen Biodiversitätsforschung. Zentrale Fragen sind beispielsweise, in welcher Weise Biodiversität zum „Funktionieren“ von Ökosystemen beiträgt und ob – angesichts des in Kap. 3 beschriebenen Biodiversitätsverlustes – bestimmte Ökosystemfunktionen sowie die von Ökosystemen erbrachten „Serviceleistungen“ auch weiterhin bestehen. Spielt es beispielsweise für den Wasser- oder Nährstoffkreislauf in einem Ökosystem eine Rolle, wenn einzelne Pflanzen- oder Tierarten aussterben oder durch andere, nichtheimische Arten ersetzt werden? Und welchen Beitrag leisten einzelne Pflanzen- oder Tierarten zum Zustandekommen von Nahrungsnetzen oder ökosystemaren Prozessen wie Biomassenproduktion oder Kohlenstoffspeicherung? Angesichts globaler Umweltveränderungen ist aber auch von Interesse, inwieweit diese mit der biologischen Diversität von Ökosystemen interagieren und ob sich diverse Systeme gegenüber Klimawandel als stabiler erweisen. Um die genannten Fragen beantworten zu können, bedient sich die funktionelle Biodiversitätsforschung bestimmter Methoden. So werden unter anderem Beobachtungsstudien oder Experimente durchgeführt, für welche das Kapitel ausgewählte Beispiele aufzeigt. Anhand von laufenden Studien und Forschungsprojekten wird erläutert, welche Ansätze zur Beantwortung von ganz konkreten Fragestellungen angewandt werden.
Werner Härdtle
Kapitel 5. Biodiversität und Ökosystemfunktionen – wichtige Zusammenhänge und Phänomene
Zusammenfassung
Ziel des Kapitels 5 ist, die Zusammenhänge zwischen Biodiversität und wichtigen Ökosystemfunktionen zu beschreiben. Anhand von ausgewählten Beispielen und Befunden aus verschiedenen Beobachtungsstudien und Experimenten wird erklärt, wie sich ökosystemare Eigenschaften und Prozesse in Abhängigkeit von Biodiversitätsmustern verändern können. Besondere Betrachtung finden dabei die Zusammenhänge zwischen Biodiversität – ausgedrückt mittels verschiedener Biodiversitätsmaße wie Artenvielfalt, funktionelle Vielfalt oder phylogenetische Diversität – und wichtigen Ökosystemfunktionen wie Biomassenproduktion, Elementkreisläufe, trophische Interaktionen zwischen Organismen innerhalb von Nahrungsnetzen oder die Stabilität von Ökosystemen. Erläutert wird, wie sich die genannten Ökosystemfunktionen und die damit einhergehenden Serviceleistungen bei einem Ausfall (bzw. Aussterben) von Pflanzen- oder Tierarten verändern können, ob bestimmte Arten „funktionell redundant“ sind und somit als „Puffer“ bei einem Verlust an Arten fungieren können oder ob mit jedem Artenverlust auch eine schleichende Verschlechterung von bestimmten Ökosystemfunktionen einhergeht (wie bspw. von der „Proportional-loss-Hypothese“ postuliert wird). Im Hinblick auf globale Umweltveränderungen (z. B. Klimawandel) wird zudem der Frage nachgegangen, ob Biodiversität Ökosystemfunktionen stabilisieren und somit als eine Art „Versicherung“ gegenüber negativen Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Ökosysteme gewertet werden kann. Diskutiert werden vor allem die funktionellen Konsequenzen des Artensterbens und daraus ableitbare Folgerungen für einen langfristigen Schutz von Biodiversität und Ökosystemfunktionen.
Werner Härdtle
Kapitel 6. Vom Phänomen zum Mechanismus: Wie lassen sich Biodiversitätseffekte auf Ökosystemfunktionen erklären?
Zusammenfassung
Während das Kap. 5 erläutert, welche Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen bestehen und wie sich Ökosystemfunktionen und Serviceleistungen bei einem Verlust (Aussterben) von Arten verändern können, widmet sich das Kap. 6 den Mechanismen, welche den beschriebenen Zusammenhängen zugrunde liegen und diese erklären helfen. Erläutert werden unter anderem, welchen Einfluss die „Identität“ von Arten auf Ökosystemfunktionen nehmen kann und inwieweit Mechanismen wie „Ressourcenpartitionierung“ oder eine zwischen verschiedenen Arten bestehende „Förderung“ für positive Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen verantwortlich sein können (bspw. die mit einer höheren Biodiversität einhergehende Steigerung der Biomassenproduktion, eine Stabilisierung von Nahrungsnetzen und Nährstoffkreisläufen oder allgemein eine Verbesserung der Ökosystemstabilität). Gezeigt wird, wie Pflanzen oder auch Tiere untereinander die in einem Lebensraum verfügbaren Ressourcen (z. B. Nährstoffe oder Nahrung) untereinander „aufteilen“ und so eine interspezifische Konkurrenz vermeiden oder zumindest vermindern. Eine wechselseitige „Förderung“ oder mutualistische Beziehungen, welche gleichermaßen häufig zwischen den verschiedenen Arten eines Lebensraumes bestehen, werden an Beispielen zu Pflanze-Pflanze-Interaktionen, Pflanze-Mykorrhiza- und Pflanze-Mikroben-Partnerschaften sowie multitrophischen Interaktionen zwischen Pflanzen, Tieren und Organismengruppen wie Pilzen oder Bakterien veranschaulicht.
Werner Härdtle
Kapitel 7. Folgerungen für den Schutz der Biodiversität
Zusammenfassung
Das Kap. 7 zeigt auf, welche Schlussfolgerungen für einen langfristigen Schutz der Biodiversität gezogen und wie Erkenntnisse der funktionellen Biodiversitätsforschung im praktischen Naturschutz angewandt werden können. Dieses Anliegen trägt dem Umstand Rechnung, dass viele der erst in jüngerer Zeit gewonnenen Befunde über Zusammenhänge zwischen Biodiversität, Ökosystemfunktionen und Serviceleistungen im Rahmen heutiger Naturschutzbemühungen oftmals wenig berücksichtigt werden. Obwohl dem wissenschaftlichen Naturschutz eine Fülle an aut- und synökologischen Kenntnissen zu einzelnen Arten beziehungsweise Ökosystemen zur Verfügung stehen, lassen sich viele Entscheidungen im Naturschutz, beispielsweise zur Auswahl von Schutzgebieten wie auch den Möglichkeiten und Grenzen von Managementmaßnahmen, fachlich fundierter treffen, wenn diese moderne und die heute verfügbaren Erkenntnisse der funktionellen Biodiversitätsforschung einbeziehen. Erläutert wird, welche Verantwortlichkeiten beim Ökosystem- und Artenschutz bestehen und inwieweit funktionelle Aspekte bei der Identifikation von schutzwürdigen Ökosystemen sowie im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen wertvolle Bewertungs- und Entscheidungshilfen geben können. Gezeigt wird ferner, wie Erkenntnisse der funktionellen Biodiversitätsforschung eine Pflege und das Management von schutzwürdigen Habitaten stützen und zu einer Bewertung der Möglichkeiten und Grenzen rechtlicher Instrumentarien zum Biodiversitäts- und Ökosystemschutz beitragen können.
Werner Härdtle
Kapitel 8. Ausblick
Zusammenfassung
Das Kap. 8 gibt einen Ausblick auf die künftigen Aufgaben und gesellschaftlichen Verpflichtungen, welche im Hinblick auf eine langfristig nachhaltige Nutzung von Biodiversität und Ökosystemen bestehen. Erläutert wird, welcher Forschungs- und wissenschaftliche Erkenntnisbedarf in naher Zukunft gegeben ist und wie durch einen verbesserten Wissenstransfer Befunde der funktionellen Biodiversitätsforschung eine größere gesellschaftliche Relevanz und Sichtbarkeit erlangen könnten. Gleichwohl erweist sich auch ein künftig erforderlicher Erkenntniszuwachs als Wettlauf mit der Zeit, da ein nach wie vor rasch voranschreitender Biodiversitätsverlust besonders solche Forschungsansätze vereitelt, welche sich der funktionellen Bedeutung bislang nicht oder wenig bekannter Arten widmen. Dies hat zur Folge, dass auch die damit einhergehenden Konsequenzen für einen Verlust von Serviceleistungen derzeit kaum abschätzbar sind. Eine Verbesserung unseres Wissen über die globale Artenvielfalt und ihre Gefährdungslage, insbesondere in den für einzelne Taxa wichtigen Hotspots, ist somit nicht nur von ökologischer, sondern auch sozioökonomischer Relevanz. Die Erkenntnis, dass eine intakte Biodiversität und funktionierende Ökosysteme unverzichtbar sind für menschliche Existenz und Lebensqualität, wird kontrastiert von einem nach wie vor nicht nachhaltigen und nicht generationengerechten Umgang mit diesen Ressourcen. Im letzten Abschnitt des Kapitels wird daher erläutert, warum ein Paradigmenwechsel in der Landnutzung erforderlich ist und wie dieser auf Basis verschiedener transformativer Prozesse erreicht werden kann.
Werner Härdtle
Backmatter
Metadaten
Titel
Biodiversität, Ökosystemfunktionen und Naturschutz
verfasst von
Werner Härdtle
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-68236-4
Print ISBN
978-3-662-68235-7
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-68236-4