Artensterben Fünf Kettenreaktionen: Drohende Kipppunkte und positive Effekte

Author: Delia Friess

Published at: 15-9-2022

Sterben zu viele Arten aus, kann das zu Kettenreaktionen in Ökosystemen führen. Wir erklären euch, welche Hinweise auf Kipppunkte es gibt. Wenn sich Arten erholen, kann das auch ganze Ökosysteme etwas stabilisieren.

Eine Ameisenkette klettert auf mehreren Blättern. Ameisen gelten als Schlüsselarten und Ökosystemingenieure: Sie sind Bindeglied zwischen verschiedenen Ökosystemen. | Bild: colourbox.com

Die Roten Listen, die vom Aussterben bedrohte Arten in Deutschland und weltweit zählen, werden besorgniserregend länger und länger. Die Ursachen für das Artensterben sind vielseitig und verstärken sich teilweise gegenseitig. Auch beim Artensterben gibt es Hinweise auf sogenannte Kipppunkte - ein Begriff, der auch beim Klimawandel immer wieder genannt wird. Denn wenn sich Klimasysteme so stark verändern, dass sie eine Schwelle überschreiten, könnten die Folgen nahezu unumkehrbar sein.

Kreisläufe der Natur: Was ist ein Ökosystem?

Ein Wald im Amazonas-Gebiet: Der Amazonas-Regenwald gilt als Biodiversitäts-Hotspot und mögliches Kippelement. Wird er abgeholzt oder seine Fläche zerstückelt, kann dies Kettenreaktionen zur Folge haben. | Bild: colourbox.com

Werden Wälder zerstückelt, so wird das Ökosystem gestört - die Artenvielfalt schwindet.

Ein Wald oder eine Wiese sind Beispiele für Ökosysteme. Im Ökosystem Wald gibt es Pflanzen und Bäume, die wachsen, indem sie Fotosynthese betreiben. Der Fachbegriff dafür lautet Produzenten. Tiere, die Pflanzen und andere Tiere auffressen, nennt man entsprechend Konsumenten. Die sogenannten Destruenten wie Pilze, Aasfresser und einige Insekten zersetzen pflanzliche und tierische Abfälle wieder.

In einem Ökosystem haben alle Lebewesen ihre Funktion und sind aufeinander angewiesen: Stirbt eine Art aus, kann das Folgen für andere Arten haben. Manche Tiere und Pflanzen haben sich auf eine bestimmte Art spezialisiert, die sie zum Überleben brauchen. Wenn diese verschwinden, entfällt die Nahrungsgrundlage ganz. Andere Arten sind breiter aufgestellt und können zur Not auf andere Pflanzen und Tiere ausweichen. Darüber hinaus können die Funktionen einiger Arten, sogenannter Schlüsselarten, für ein Ökosystem besonders relevant sein.

Kettenreaktionen: Was sind Schlüsselarten?

Seesterne im Meer regulieren den Muschelbestand und sorgen so für eine Balance des Ökosystems und für mehr Biodiversität. | Bild: picture-alliance/dpa

Ein US-Forscher fand 1966 heraus: Lila Seesterne im Meer sorgen für Biodiversität innerhalb eines Ökosystems.

Die Komplexität von Ökosystemen zeigt: Jede Tier- und Pflanzenart ist wichtig. Sterben einige Tiere und Pflanzen aus, kann das zu Kettenreaktionen führen und das Gleichgewicht eines Ökosystems ins Wanken bringen. Bestimmte Arten gelten daher in einem Ökosystem als besonders relevant. Seit einem Experiment im Jahr 1966 in den USA spricht man in solchen Fällen von "Keystone-Species" oder "Schlüsselarten": Der US-Forscher Robert T. Paine entfernte zu Forschungszwecken Seesterne an einem Küstenstreifen nahe Washington. Der Biologe stellte fest, dass sich dort im Anschluss Muscheln ausbreiteten, Schnecken, Algen und andere Lebewesen hingegen weniger wurden. Der Grund: Die Muscheln sind die Beute der Seesterne. Ohne die Seesterne können sich die Muscheln stärker verbreiten und nehmen Überhand. Das bedeutet also: Weil der Seestern in dem Ökosystem überlebenswichtig für andere Arten ist, gilt er als eine "Schlüsselart".

Es wird zwischen verschiedenen Schlüsselfunktionen unterschieden: Jagenden Tiere wie der Seestern oder der Wolf können Pflanzenfresser regulieren. Durch Huftiere wie Rinder oder Pferde gibt es aber gleichzeitig mehr Weiden statt nur Wälder: Weidelandschaften bieten teilweise mehr Biodiversität als nur Wälder. Zur dritten Schlüsselart gehören Tiere wie beispielsweise Bienen, die im Wechselspiel mit anderen Lebewesen von hoher Bedeutung sind. Die Natur ist komplex: Pflanzenfresser können auch zu dieser Gruppe gehören, zum Beispiel Vögel. Sie verbreiten Samen und sind deshalb für die Interaktionen mit Pflanzen unerlässlich. Zudem gibt es auch Ökosystem-Ingenieure, die häufig eine Schlüsselart sind: Beispielsweise sind Ameisen Bindeglied zwischen Boden und Bäumen und schaffen Lebensräume für andere Arten. Da wir die meisten Schlüsselarten aber noch nicht kennen, müssen wir die Natur insgesamt besser schützen.

Kipppunkte: Wie können sie entstehen?

Fossile Brennstoffe führen zu Lebensraumzerstörung und einem Anstieg der globalen Erwärmung. Das gefährdet die Biodiversität. | Bild: colourbox.com

Seit Jahrzehnten werden Ökosysteme immer instabiler. Aber wann drohen uns Kipppunkte mit Kettenreaktionen?

Im Klimasystem sind sogenannte Kipppunkte als Schwellenwerte markiert. Das bedeutet, ab diesem Punkt können die Folgen wohl nicht mehr rückgängig gemacht werden. Klima-Kipppunkte wie das Schmelzen der Eisschilde, das Korallensterben oder die Abholzung des Amazonas-Regenwaldes haben auch Auswirkungen auf das Artensterben. Zwar gibt es Hinweise auf konkrete Kettenreaktionen beim Artensterben, unumkehrbare "ökologische Kipppunkte" können anders als die physikalischen Kipppunkte aber nicht umfassend belegt werden, sagt Dr. Christian Hof, Junior Research Group Leader am Lehrstuhl Terrestrische Ökologie der TU München.

Laut Forschenden der Universität Oldenburg ist der Begriff Kipppunkt sogar problematisch. Die Idee, dass es einen klar definierten Bereich gibt, in dem ein Ökosystem stabil bleibt, kann demnach für den Artenschutz kontraproduktiv sein. Denn selbst kleinste Umweltveränderungen können schon große Folgen haben. "Wenn wir darauf warten, dass als Reaktion auf eine der großen, vom Menschen verursachten Umweltveränderungen wie Erwärmung oder Veränderung der biologischen Vielfalt deutliche Kipppunkte zu sehen sind, laufen wir Gefahr, die kleinen, allmählichen Veränderungen zu übersehen. Diese können sich aber im Laufe der Zeit so aufsummieren, dass sich unsere Wahrnehmung, wie ein gesundes Ökosystem aussieht, verschiebt“, sagt Studienleiter Prof. Helmut Hillebrand.

Zitat: Instabile Ökosysteme

"Je mehr Elemente aus einem Nahrungsnetz herausfallen, desto instabiler werden Ökosysteme. Durch jahrzehntelange menschliche Einflüsse sind Ökosysteme immer gestörter."

Dr. Christian Hof, Junior Research Group Leader, Lehrstuhl Terrestrische Ökologie, TU München

1. Kipppunkt Nordsee: Die Match-Mismatch-Dynamik

Krebstiere gehören zum Zooplankton, die sich mit den Meeresströmungen bewegen. Viele Fische ernähren sich von Zooplankton. Plankton ist deshalb wichtig für die Biodiversität. | Bild: colourbox.com

In der Nordsee tritt das Zooplankton häufiger in kälteren Regionen auf. Dadurch finden junge Fische wie der Kabeljau schlechter Nahrung.

Bereits jetzt gibt es Hinweise auf eine Kettenreaktion im Plankton-Ökosystem der Nordsee. Bestimmten Krebsfußtieren, sogenanntes Zooplankton, ist es in der südlichen Nordsee mittlerweile zu warm: Sie kommen deshalb häufiger in kühleren Regionen vor. Stattdessen leben jetzt andere Arten von Zooplankton in der südlichen Nordsee. Das hat Folgen für Fische wie den Kabeljau. "Immer häufiger kommt es zu einer Match-Mismatch-Dynamik", sagt Dr. Anne Sell, Biologin am Thünen-Institut für Seefischerei Bremerhaven. Forscher sprechen von einer Match-Mismatch-Dynamik, wenn sich die Beute eines Lebewesens zeitlich oder auch örtlich verschiebt.

Der Kabeljau ist ein Beispiel: Er laicht vor allem im späten Winter in der südlichen Nordsee. Ab einem bestimmten Zeitpunkt muss der junge Kabeljau Zooplankton in einer gewissen Größe fressen, um überleben. Die neue dominierende Art des Zooplanktons hat ihr größtes Vorkommen aber im Spätsommer, nicht im Frühling: Zu spät für den Kabeljaunachwuchs. Da es weniger und darüber hinaus kleineres Zooplankton gibt, ist es für Kabeljaularven schwieriger, Nahrung zu finden und zu überleben. Zusätzlich hat sich durch die andere Zooplanktonart auch die Nahrungsqualität verschlechtert. Wenn sich das Plankton und die Anzahl der Kabeljaus verändert, beeinflusst das auch andere Arten. Gleichzeitig führen die höheren Temperaturen dazu, dass sich invasive Arten wie Quallen schneller ausbreiten können.

Wenn es zu einer neuen Artenzusammensetzung mit neuen, dominanten Arten in einem Ökosystem kommt, nennen Forscher das einen sogenannten "regime shift". Wissenschaftlern der Universität Hamburg zufolge hat der Dorsch, wie der Kabeljau in der Ostsee genannt wird, durch Überfischung bereits einen Kipppunkt überschritten.

In der süßeren und leichteren Ostsee hat es der Dorsch außerdem noch schwerer, sich an Klimaveränderungen im Ozean anzupassen: Es gibt zu wenig Jungtiere und die Population kann sich dadurch nur schwer wieder erholen.

Es gibt zudem andere Hinweise darauf, dass das Abschmelzen der Gletscher das Plankton verändert: Auf dem Weg des Frischwassers in die Fjorde können mehr Schadstoffe aufgenommen werden. Das kann das Plankton und damit die Nahrungsgrundlage von größeren Tieren verändern. Das Plankton ist aber auch aus einem anderen Grund relevant: Die winzigen Algen und Lebewesen binden CO2 und sind Teil der marinen Kohlenstoffpumpe.

2. Kipppunkt spezialisierte Arten: Wenn Geier verschwinden

Ein Geier sitzt auf einem Baum. Geier sind Aasfresser und reinigen die Natur von toten Tieren. Als Element in einem Ökosystem sind sie daher wichtig für die Biodiversität. | Bild: colourbox.com

Geier haben nicht den besten Ruf: Dabei beseitigen die Aasfresser tote Tiere. Ohne sie steigt das Risiko, dass sich Krankheiten ausbreiten.

Tiere und Pflanzen sind im Klimastress. Forscher des Senckenberg Biodiversität und Klima-Forschungszentrums gehen davon aus, dass Insekten stärker als Pflanzen von den klimatischen Veränderungen betroffen sind - da sie häufiger auf eine andere Art spezialisiert sind. Ein Beispiel ist die Glockenblumen-Scherenbiene, die auf die Rundblättrige Glockenblume spezialisiert ist. Wird sie wegen des Klimawandels in einer Region seltener oder stirbt aus, gefährdet das die Glockenblumen-Scherenbiene. Zusätzlich setzen ihr höhere Temperaturen und der Verlust an Lebensraum zu. Die Glockenblume hingegen ist nicht auf die spezialisierte Wildbiene angewiesen: Sie kann auch in anderen Regionen durch andere Bestäuber überleben.

Wenn Vögel wegen des Klimawandels in nördlichere Gebiete ausweichen, kann das aber auch für Pflanzen, die auf diese Vögel zur Samenausbreitung spezialisiert sind, problematisch sein. Die Folgen für ein Ökosystem, wenn eine spezialisierte Art ausfällt, sind bisher nicht in jedem Fall genau abzuschätzen, sagt Dr. Christian Hof.

Dass spezialisierte Arten durchaus relevant sein können, zeigt das Beispiel Geier. Die Aasfresser gehören zu den am häufigsten vom Aussterben betroffenen Vögeln. Der Bartgeier kommt in den Alpen zwar wieder vor. Dennoch müssen Förster in Naturschutzgebieten mittlerweile die für Touristen unansehnlichen tote Tiere aufsammeln, weil es zu wenig Geier gibt, sagt Dr. Christian Hof. In Afrika und Asien kann ohne Geier sogar das Risiko für Krankheiten steigen. Andere Tiere wie Ratten, wilde Hunde und bestimmte Insekten könnten sich verstärkt ausbreiten, wie es teilweise bereits in Asien der Fall war. Das wiederum begünstigt die Verbreitung von Tollwut oder Herpes-Viren.

Positive Tendenzen: Wo und warum sich die Natur etwas erholt

Inmitten dieser schlechten Nachrichten zum Artensterben gibt es aber auch Regionen in der Natur, die sich langsam wieder etwas erholen. Dies geschieht aber kaum von alleine. Es hängt auch meist damit zusammen, dass Menschen ihre Verhaltensweisen ändern und den Nutzen von Biodiversität erkennen.

3. Kettenreaktion trophische Kaskade: Der Wolf-Effekt

Ein Wolf steht im Wald auf einer Lichtung mit grünen Pflanzen. Der Wolf hat Einfluss auf die Biodiversität, da er Pflanzenfresser wie Rehe regulieren kann. Dadurch wachsen mehr Pflanzen und Weiden. | Bild: colourbox.com

Der Wolf ist nicht überall beliebt. Dabei gibt es Hinweise darauf, dass er positive Effekte auf Ökosysteme hat.

Eine trophische Kaskade bezeichnet eine Nahrungspyramide in einem Ökosystem. Die größte Gruppe bilden in dem Ökosystem Wald die Pflanzen. Darauf folgen entsprechend die Tiere, die Pflanzen fressen, sowie die Tiere, die sich wiederum von anderen Tieren ernähren. Lange ging man davon aus, dass es kaum von Bedeutung ist, wenn jagende Tiere wegfallen.

Aber für ein Ökosystem kann jedes jagende Tier in einer Nahrungspyramide von Bedeutung sein, das zeigt das Beispiel Wolf. Im Yellowstone-Nationalpark in den USA wurde der Wolf seit den 1990er Jahren wieder angesiedelt. Der Effekt war deutlich, sagen Forschende: Die Anzahl von Rothirschen habe sich so verringert, dass sich Weiden und Bäume erholten. Weil die Wölfe die Hirsche jagen, konnten sich Wälder und Weiden vom Wildverbiss erholen. Besonders positiv soll sich der Wolf-Effekt auf die Jungpflanzen der Espe ausgewirkt haben. Es gab außerdem mehr Biber, die die Weiden nutzten. Und auch Vögel fressen das Aas, das der Wolf nach dem Verzehr des Hirsches zurücklässt.

Andere Forschende geben zu Bedenken, dass der Wolf zwar einen Effekt gehabt haben kann, aber auch andere Faktoren wie Klima, Wetter und der Einfluss des Menschen eine Rolle in einem Ökosystem spielen. So kann ein warmer Winter kurzfristig dazu führen, dass Jungpflanzen besser wachsen. Und es kann eine Rolle spielen, in welchen Regionen des Yellowstone-Nationalalparks die Espen wuchsen.

Illustration: Die Nahrungspyramide eines Ökosystems wird auch "Trophische Kaskade" genannt.  | Bild: colourbox.com

Kaskadeneffekt: Wenn eine Art in einer Kaskadenstufe wegfällt, kann das Folgen für die ganze Nahrungskette haben.

Wenn der Wolf in Deutschland zurückkehrt: Der Wolf siedelt sich in einigen Gegenden in Deutschland wieder an. Auch hier kann er einen positiven Effekt haben, sagt Marie Neuwald, Referentin Wolf von NABU Deutschland. Wildverbiss an Bäumen und Abschabungen durch Wildschweine, Hirsche und Rehe sind neben Hitze, Dürren und invasiven Arten ein Problem für Wälder. Wenn Wildtiere wegen des Wolfes wieder scheuer werden, bleiben sie in Bewegung und wechseln häufiger den Standort. Dadurch kann sich der Verbiss besser verteilen und weniger Schaden anrichten. Kritiker hingegen meinen, dass Wildtiere aus Stress mehr fressen, sich eher im Verbund bewegen und so noch mehr Schäden im Wald anrichten. Wildschweine, Hirsche und Rehe nehmen durch das Nahrungsangebot auf landwirtschaftlichen Feldern seit Jahren eher zu. Der Wolf wird die Wildpopulation deshalb wohl kaum bedenklich verringern, sagt Wolf-Expertin Neuwald.

4. Kettenreaktion Seeotter: Sie schützen Tangwälder

Otter ernähren sich von Seeigeln und sorgen so dafür, dass der Tangwald erhalten bleibt.  | Bild: picture-alliance/dpa

Einfach mal relaxen: Nachdem der Bestand der Seeotter sich etwas erholt hatte, ging es auch Tangwäldern besser.

Seeotter an der Pazifikküste vor Kanada und den USA waren um 1900 wegen ihres Fells nahezu komplett ausgerottet. Ab der Mitte des 20. Jahrhunderts erholten sich die Bestände etwas. Zählungen bis 2018 schätzten den Bestand auf rund 128.902 Seeotter. Seit sich der Bestand der Otter etwas erholte, geht es auch den Tangwäldern besser. Die langen Algen sind der Lebensraum vieler Lebewesen unter Wasser und durch Klimaveränderungen zunehmend bedroht. Zusätzlich fressen Seeigel die Tangwälder. Seeigel wiederum sind die Nahrung der Seeotter. Gibt es genügend Seeotter, sind auch die Tangwälder besser geschützt. Eine Studie kommt sogar zu dem Schluss, dass Seeotter die Tangwälder robuster gegen Einflüsse des Klimawandels machen: Indem die Otter nach Muscheln graben, regen sie die Tangwälder dazu an, sich zu vermehren. Die Seeotter werden noch immer als "stark gefährdet" auf der Roten Liste der Weltnaturschutzorganisation IUCN aufgeführt: Die größten Gefahren gehen von Vergiftungen durch bestimmte Algen und Öl aus.

5. Kettenreaktion Wasserqualität: Mehr Libellen in Süddeutschland

Eine Libelle sitzt auf einem Grashalm. Obwohl die Biodiversität und der Insektenbestand weltweit abnehmen, steigt die Anzahl der Libellen in Süddeutschland zum Teil an. Sie sind ein Hinweis auf eine gute Wasserqualität.  | Bild: picture-alliance/dpa

Weil sich die Wasserqualität verbessert hat, geht es den Libellen in Bayern besser.

Zwar steigt das Risiko aufgrund von Hitze, Dürren und Zerstörung des Lebensraumes vor allem für Libellen, die kühlere Moore und Auen bevorzugen. Inmitten des Insektensterbens nehmen wärmeliebende Libellen einer Studie zufolge in südlicheren Regionen Deutschlands zu. Das liegt aber nicht nur daran, dass sie sich besser an die hohen Temperaturen anpassen können: Während der Wassermangel ein zunehmendes Problem ist, hat sich hingegen die Wasserqualität in den vergangenen dreißig Jahren in Bayern durch Schutzmaßnahmen verbessert, sagt auch Dr. Christian Hof. Libellen sind daher ein Hinweis auf die Qualität des Wassers - und ein Beispiel dafür, dass wir das Aussterben von Arten eindämmen können.

In Großbritannien geht die bessere Wasserqualität an einem Fluss auch auf die Rückkehr der Biber nach 500 Jahren zurück. Als 2014 Biber im River Otter in Devon wieder auftauchten, siedelten sich auch mehrere Libellenarten wieder an. Insekten und Froschlaich wurden mehr, was wiederum Vögeln zugute kommt. Mit Holzdämmen stauen Biber Bäche auf und schaffen Wasserlandschaften. Die Dämme versorgen den Fluss auch während Dürren mit Wasser und reinigen es. Für Kritik sorgt der Biber, weil er auch Felder beschädigen kann. Gleichzeitig können die Dämme gegen Überflutungen nach Starkregen helfen, wie Forschende an der Universität Exeter herausfanden: Wassermassen fließen langsamer ab.

Shifting-Baseline-Syndrom: Schleichendes Artensterben

Eine Luftaufnahme zeigt drei verschiedene Stufen des Waldsterbens. Das Shifting-Baseline-Syndrom geht davon aus, dass wir das Artensterben nur schleichend wahrnehmen und uns an den Jetzt-Zustand gewöhnen. | Bild: colourbox.com

Wegen des Shifting-Baseline-Syndroms nehmen wir das Artensterben nur schleichend wahr: Wir gewöhnen uns an den aktuellen Zustand.

Trotz einiger guter Nachrichten, sollten wir das Artensterben keinesfalls unterschätzen. Dass uns das Massensterben von Tieren und Pflanzen schleichend vorkommt, und wir es erst bemerken, wenn uns eine Art abhanden gekommen ist, liegt am Shifting-Baseline-Syndrom. Der Meeresbiologe Daniel Pauly fand heraus, dass eine Generation den Eindruck hat, dass die Biodiversität sich im Vergleich zu früheren Jahrzehnten oder Jahrhunderten kaum verändert hat. Der Effekt führt sogar dazu, dass Fischer ihren Fang im Vergleich zu dem der Generationen zuvor als gleich hoch einschätzen. Das bedeutet: Wir sind an einen aktuellen Zustand gewöhnt. Das liegt daran, dass wir meistens davon ausgehen, was wir selbst erleben. Wie der Zustand der Biodiversität in der Vergangenheit mal war, ist uns hingegen weniger bewusst. Vergegenwärtigen wir uns das im Alltag, können wir dem Artensterben auch stärker entgegenwirken.

Mehr Wissen über Artensterben: Quellen und Infos

● Was ist Biodiversität? (Max-Planck-Gesellschaft)

● Warum brauchen wir Artenvielfalt? (Leopoldina Nationale Akademie der Wissenschaften)

● Können sich Arten an den Klimawandel anpassen? (Senckenberg Biodiversität und Klima-Forschungszentrum)

● Das Informationsportal rund um die Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt (Bundesamt für Naturschutz)

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