Am Jena-Experiment sammelte das Forschungsteam zwei Jahre lang Daten.

Mehr Pflanzenvielfalt, weniger Pestizide

Artenreiche Pflanzengemeinschaften tragen zur natürlichen Schädlingsbekämpfung bei
Am Jena-Experiment sammelte das Forschungsteam zwei Jahre lang Daten.
Foto: Matthias Ditscherlein
  • Life
  • Forschung

Meldung vom: 06. November 2020, 19:00 Uhr | Verfasser/in: Kati Kietzmann

Eine höhere Pflanzenvielfalt in Wiesen verbessert die natürliche Abwehr gegen Schädlinge. Sie unterstützt natürliche Fressfeinde und bietet gleichzeitig weniger nahrhaftes Futter für pflanzenfressende Insekten. Das fand ein Forschungsteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsfor­schung Halle-Jena-Leipzig (iDiv) anhand zweier Langzeitexperimente in Deutschland und den USA heraus. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in „Science Advances“ veröffentlicht und zeigen, dass eine höhere pflanzliche Artenvielfalt zu einer verbesserten natürlichen Abwehr gegen Schädlinge und somit auch zu einem geringeren Pestizideinsatz in der Landwirtschaft beitragen könnte.

Wachsende Weltbevölkerung setzt Ökosysteme unter Druck

Biodiversität – die biologische Vielfalt aller Arten auf der Erde, ihre Interaktionen und die vielfältigen Ökosysteme, die sie bilden – bildet die Grundlage für viele Ökosystemfunktionen und -leistungen von natürlichem oder auch durch den Menschen angelegtem Grasland. Je größer die Anstrengungen, die wachsende Weltbevölkerung mit Hilfe einer Intensivierung der Landwirtschaft zu ernähren, desto mehr geraten auch diese Ökosysteme unter Druck. Pflanzenfressende Insekten verursachen weltweit Einbußen von 18 bis 26 % bei der Pflanzenproduktion, was zu einem starken Anstieg beim Einsatz umweltbelastender Pestizide führt.

Ein internationales Forschungsteam des iDiv sowie der Universitäten Leipzig und Jena hat untersucht, ob und wie eine erhöhte pflanzliche Vielfalt die negativen Auswirkungen von Pflanzenschädlingen vermindern kann. Dazu nutzten sie zwei Langzeitexperimente, die sich der Untersuchung der biologischen Vielfalt in Grasland-Ökosystemen widmen: das Jena-Experiment in Thüringen und das Cedar Creek Biodiversity Experiment in Minnesota (USA). Zwei Jahre lang wurden Daten von diesen zwei vergleichbaren Experimenten gesammelt und so tiefe Einblicke in die Struktur von Nahrungsnetzen in Monokulturen und artenreichen Wiesen gewonnen. „Diese beiden Langzeitexperimente haben uns zu unschätzbaren Erkenntnissen verholfen, sowohl im Bereich der Grundlagen- als auch der angewandten Forschung. Und sie verdeutlichen, wie wichtig der Erhalt der Biodiversität ist“, sagt der Leipziger Professor Nico Eisenhauer, der auch Sprecher des Jena-Experiments ist.

Artenreiche Pflanzengemeinschaften weniger attraktiv für Schädlinge

Die Forschenden fanden heraus, dass Pflanzen in artenreichen Gemeinschaften deutlich weniger Energie durch pflanzenfressende Insekten verlieren. In Wiesen mit hoher Pflanzenvielfalt waren die Fraßmengen pro Gramm Pflanzenbiomasse um 44 % geringer als in Monokulturen. Für jedes Gramm der produzierten pflanzlichen Biomasse verloren die Pflanzen in artenreichen Gemeinschaften also nur knapp die Hälfte der Energie an pflanzenfressende Insekten, die Pflanzen in Monokulturen einbüßen. „Letztendlich bedeutet das bei einem Anbau von mehreren Pflanzenarten zusammen mehr pflanzliche Biomasse pro Quadratmeter und weniger Fraßschäden für die einzelnen Pflanzen“, erklärt Erstautor Andrew Barnes, Dozent an der Universität von Waikato in Neuseeland.

Auf Flächen mit einer höheren Pflanzenvielfalt ist es weniger wahrscheinlich, dass pflanzenfressende Insekten ihre jeweilige Lieblingspflanze antreffen – was es auch weniger wahrscheinlich macht, dass sie auf diesen artenreichen Flächen bleiben bzw. in großen Mengen vorkommen. Darüber hinaus zeigten frühere Untersuchungen, dass die Pflanzen in Gemeinschaften mit einer höheren Artenvielfalt über weniger Gewebeproteine (Stickstoff) verfügen, was sie für Insekten weniger nahrhaft macht.

Fressfeinde profitieren von höherer Artenvielfalt

Zwar war in artenreichen Wiesen die Gesamtbiomasse der Pflanzenfresser höher, im Vergleich zu Monokulturen steigerte sich hier allerdings auch die Biomasse ihrer Fressfeinde und deren Fraßmenge, sie profitierten sogar wesentlich stärker. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass natürliche Feinde vieler Pflanzenschädlinge – meist Gliederfüßer wie Spinnen, Käfer und Wespen – in der komplexeren Umgebung artenreicher Flächen besser vor anderen Räubern wie Vögeln oder kleinen Säugetieren geschützt sind.

Eine höhere Artenvielfalt hat also gleich mehrere positive Nebeneffekte: Im Vergleich zu Monokulturen produzieren artenreiche Pflanzengemeinschaften mehr Gesamtbiomasse. Zudem reduzieren natürliche Fressfeinde und auch die geringere Ressourcenkonzentration die negativen Auswirkungen pflanzenfressender Insekten. „Mit anderen Worten: Eine größere Pflanzenvielfalt macht es Schädlingen auf zweierlei Weise schwer: Es gibt zum einen mehr Fressfeinde und zum anderen weniger von ihrem Lieblingsfutter. Das kann dazu beitragen, dass Fraßschäden auf natürliche Weise reduziert werden“, erklärt Andrew Barnes.

Natürliche Schädlingsbekämpfung durch mehr Pflanzenvielfalt

Im Gegensatz dazu können Insektizide zu einem Bumerang-Effekt führen, da diese die natürlichen Feinde der Schadinsekten schwächen. „Unsere Experimente zeigen, dass es mehrere Vorteile für den Pflanzenschutz hat, die pflanzliche Vielfalt zu erhalten. Das könnte eine wichtige Rolle dabei spielen, den Eintrag von Agrochemikalien zu reduzieren und die Produktivität der Pflanzen zu erhöhen“, sagt Barnes. Nico Eisenhauer fügt hinzu: „Im Grunde zeigt unsere Studie, dass wir, indem wir Biodiversität fördern, ein nachhaltiges Management von Ökosystemen unterstützen und das auch noch Vorteile für uns Menschen hat.

Artenreiche Pflanzengemeinschaften können dazu beitragen, Schädlinge einzudämmen. Artenreiche Pflanzengemeinschaften können dazu beitragen, Schädlinge einzudämmen. Foto: Anne Ebeling/Uni Jena
Information

Original-Publikation:
D. Barnes, C. Scherber, U. Brose, E. T. Borer, A. Ebeling, B. Gauzens, D. P. Giling, J. Hines, F. Isbell, C. Ristok, D. Tilman, W. W. Weisser, N. Eisenhauer (2020). Biodiversity enhances the multitrophic control of arthropod herbivory. Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.abb6603

Kontakt (an der Uni Jena):

Ulrich Brose, Univ.-Prof. Dr.
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Deutscher Platz 5e
04103 Leipzig
Diese Seite teilen
Die Uni Jena in den sozialen Medien:
Ausgezeichnet studieren:
  • Logo der Initiative "Total E-Quality"
  • Logo des Best Practice-Club "Familie in der Hochschule"
  • Logo des Projekts "Partnerhochschule des Spitzensports"
  • Qualitätssiegel der Stiftung Akkreditierungsrat - System akkreditiert
Zurück zum Seitenanfang