Wiese als Labor - Hochwasser spült bisherige Theorien weg

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Ein Schild zur Artenbezeichnung auf einem Versuchsfeld des Instituts für Ökologie der Universität Jena. Foto: Sebastian Kahnert

Mitunter sind es Zufälle oder ungeplante Zwischenfälle, die Forschern zu neuen Erkenntnissen helfen. Vor zwei Jahren standen Ökologen in Jena vor einem Scherbenhaufen. Doch das Jahrhunderthochwasser auf ihrem Versuchsfeld hat sich im Nachhinein als Glücksfall erwiesen.

Jena (dpa) - Gut zwei Jahre ist das Jahrhunderthochwasser der Saale her, doch für manchen Forscher in Jena sind die Erinnerungen so wach, als wäre es gestern gewesen. "Das Wasser kam überraschend, quasi über Nacht", erzählt Anne Ebeling.

Die junge Frau arbeitet am Institut für Ökologie der Universität Jena und lässt den Blick über die Flussaue schweifen. "Das sah alles entsetzlich aus." Wissenschaftler forschen hier seit 2002 über Wechselwirkungen im Ökosystem Wiese. Das sogenannte Jena-Experiment hat inzwischen mehr als 200 verschiedenen Parzellen. Zunächst standen die Wissenschaftler im Frühsommer 2013 vor einem Scherbenhaufen. Doch seither studieren sie die Folgen einer solchen Naturkatastrophe - mit teils überraschenden Erkenntnissen.

Die dreckige Brühe blieb mehrere Wochen, an den tiefsten Stellen reichte sie laut Ebeling bis über die Wathose. Auf einigen Parzellen spülten die Fluten die ganze Erde weg. "Wir waren schockiert und dachten: Das ist das Aus für das Projekt." Doch dann griffen die Forscher zu ihren Messgeräten: Pflanzenteile wurden geerntet und die Biomasse analysiert, Bodenproben genommen, Stoffwechselaktivitäten gemessen, eingespülte Sedimente genauer unter die Lupe genommen und die verbliebenen Lebewesen bestimmt. Das Ganze konnten sie mit den zuvor über Jahre gesammelten Daten vergleichen.

Inzwischen sind erste Ergebnisse unter anderem im Journal "Nature Communications" veröffentlicht. Weitere Fachartikel werden vorbereitet. Dabei hat sich gezeigt: Manch gängige Annahme in der Wissenschaft hat dem Hochwasser nicht standgehalten. Etwa dass artenreichere Wiesen eine solch massiven Störung leichter abpuffern. "Die Theorie ging bisher davon aus, dass mit der Artenvielfalt die Stabilität der Pflanzengemeinschaft zunimmt", erklärt Nico Eisenhauer vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung mit Sitz in Leipzig. Er spricht von gegenseitigem "Versicherungseffekt".

Doch auf besonders stark überfluteten Bereichen im Testgebiet brach die Produktion von Biomasse bei artenreichen Teilen weitaus mehr ein als bei solchen mit nur wenigen Arten. Bei geringer Störung bildeten Wiesen mit vielen verschiedenen Pflanzenarten aufgrund des hohen Nährstoffangebots durch das Hochwasser dagegen viel mehr Biomasse als die Monokulturen.

Auch Bodenorganismen wie Fadenwürmer und Ameisen haben die Forscher überrascht. Denn sie hatten sich auf den Wiesen nach kurzer Zeit wieder in großer Zahl breitgemacht. "Nach etwa vier bis sechs Monaten waren die Flächen schon wieder etwa genauso dicht besiedelt wie vor dem Hochwasser", erläutert Eisenhauer. "Ich hätte erwartet, dass das viel langsamer vonstattengeht." Bei genauerem Hinsehen habe es aber enorme Verschiebungen bei der Zusammensetzung dieser Gemeinschaften gegeben, die die Forscher nun genauer analysieren wollen.

Denn noch harren viele Datensätze einer Auswertung, und es haben sich neue Fragen ergeben. So untersuchen die Forscher, wie die Wiesen wieder von Käfern besiedelt wurden. "Wir sind davon ausgegangen, dass fast alle durch das Hochwasser abgestorben sind", sagt Zoologin Ebeling. Doch haben etliche wohl als Larven, Puppen oder Eier im Boden überlebt und waren nach dem Hochwasser bald wieder zu finden. "Ich erwarte, dass sich die Populationen auf artenreichen Wiesen insgesamt schneller erholt haben als bei Monokulturen, weil sie attraktiver für die Tiere sind."

Ebeling war zudem verblüfft, dass schon nach kurzer Zeit wieder sehr viele Ameisen auf den Wiesen zu finden waren. "Wir wissen von tropischen Ameisen, dass sie unter Wasser überleben können, indem sie mit ihrem Panzer Nesteingänge verschließen oder luftgefüllte Röhren haben", erläutert sie. "Für die Ameisen hier ist so etwas nicht beschrieben." Auch bei den Pflanzen wollen die Forscher nachspüren, welche Eigenschaften manche weniger anfällig für das Hochwasser machen als andere - etwa Hohlräume im Stängel, der Aufbau des Wurzelsystems oder besondere Stärke-Speicher.

"Das Hochwasser war ein riesiger Härtetest und zugleich eine einmalige Chance", resümiert Eisenhauer. "Das hätten wir nie im Leben simulieren können." Zumal Fachleute angesichts des Klimawandels künftig häufiger solche extremen Wetterereignissen erwarten.

In früheren Versuchen hatte ein Team um Anke Hildebrandt von der Universität Jena gezeigt, dass bestimmte Pflanzen und Tiere nicht nur einer Überschwemmung ausgeliefert sind, sondern sie auch beeinflussen können: Die Aufnahmefähigkeit des Bodens hänge von großen Poren ab, solche von über einem zehntel Millimeter Durchmesser. Gräser wirken sich demnach negativ auf die Entstehung solcher Poren aus, Regenwürmer, Klee und Lupinen positiv.

Infos zum Jena Experiment

Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung

Bericht der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie zum Hochwasser 2013

Uni Jena zu Bodenproen

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