Was ist Biodiversität? Drei Ebenen
Biodiversität bedeutet die Vielfalt der Lebewesen auf allen Ebenen des Lebens. Der Begriff wurde durch den Wissenschaftler Edward Wilson bekannt.
- Genetische Vielfalt: Vielfalt der Gene innerhalb einer Art. Indien hat mehr als 50.000 Reissorten und etwa 1.000 Mangosorten. Die Heilpflanze Rauwolfia vomitoria bildet an verschiedenen Orten verschieden viel des Wirkstoffs Reserpin.
- Artenvielfalt: die Zahl der verschiedenen Arten. Die Westghats haben mehr Amphibienarten als die Ostghats.
- Ökologische Vielfalt: Vielfalt der Ökosysteme: Wüsten, Regenwälder, Mangroven, Korallenriffe, Feuchtgebiete, Flussmündungen und Almwiesen. Indien hat davon weit mehr als ein Land wie Norwegen.
Wie viele Arten gibt es?
Bisher sind etwa 1,5 Millionen Arten beschrieben, aber Forschende schätzen, dass es insgesamt rund 7 Millionen sein könnten. Mehr als 70 % der erfassten Arten sind Tiere, und Insekten sind die größte Gruppe. Indien hat nur etwa 2,4 % der Landfläche der Erde, aber etwa 8 % ihrer Arten. Deshalb gehört es zu den 12 megadiversen Ländern.
Muster der Biodiversität
Breitengradient
Die Vielfalt nimmt ab, wenn wir uns vom Äquator zu den Polen bewegen. Kolumbien nahe am Äquator hat rund 1.400 Vogelarten; das weit nördliche Grönland hat etwa 56. Der Amazonas-Regenwald hat das artenreichste Leben der Erde.
Warum die Tropen reicher sind: (1) Sie wurden Millionen Jahre lang nicht von Eiszeiten gestört, daher hatten Arten lange Zeit, sich zu bilden; (2) das Klima ist gleichmäßig und vorhersehbar, daher können Arten sich spezialisieren; (3) mehr Sonnenlicht das ganze Jahr bedeutet mehr Produktivität.
Arten-Areal-Beziehung
Der Forscher Alexander von Humboldt sah, dass die Artenzahl mit der untersuchten Fläche wächst, aber nur bis zu einem Punkt. In einem doppelt-logarithmischen Diagramm ergibt sich eine Gerade:
log S = log C + Z log A
S = Artenreichtum, A = Fläche, Z = Steigung (Regressionskoeffizient), C = Achsenabschnitt auf der y-Achse. Für kleine Gebiete liegt Z bei etwa 0,1–0,2, egal welche Gruppe oder welcher Ort. Für sehr große Flächen wie ganze Kontinente ist Z steiler, etwa 0,6–1,2.
Warum Biodiversität wichtig ist
Stabilität und Produktivität
Langzeit-Feldversuche (David Tilman) zeigten, dass Flächen mit mehr Arten von Jahr zu Jahr weniger in ihrer gesamten Biomasse schwankten und produktiver waren. Ein artenreiches Ökosystem ist stabiler.
Nietenhypothese (Rivet-Popper-Hypothese)
Paul Ehrlich verglich ein Ökosystem mit einem Flugzeug und die Arten mit seinen Nieten. Ein paar fehlende Nieten sind vielleicht egal, aber der Verlust vieler Nieten oder einer Schlüsselniete (einer Schlüsselart am „Flügel“) kann das ganze System zum Absturz bringen.
Warum soll uns das interessieren?
- Eng nützlich: direkter Gewinn wie Nahrung, Fasern, Brennholz, Medizin (mehr als 25 % der Medikamente stammen aus Pflanzen), Farbstoffe und Harze. Die Suche nach nützlichen Stoffen in der Natur heißt Bioprospektion.
- Breit nützlich: Ökosystemleistungen wie Sauerstoff aus Wäldern, Bestäubung durch Bienen und Vögel, sauberes Wasser, fruchtbarer Boden sowie Schönheit und Freude.
- Ethisch: Jede Art hat ein Recht zu existieren; wir teilen den Planeten und müssen ihn in gutem Zustand weitergeben.
Verlust der Biodiversität: das böse Quartett
Die IUCN hat in den letzten 500 Jahren etwa 784 Aussterbe-Ereignisse erfasst, zum Beispiel den Dodo (Mauritius), das Quagga (Afrika), den Beutelwolf (Australien) und die Stellersche Seekuh (Russland). Die heutige Rate ist vermutlich 100- bis 1.000-mal höher als die natürliche, vor allem wegen des Menschen: Man spricht vom sechsten Massenaussterben.
Der Verlust von Arten verringert die Pflanzenproduktion, senkt die Widerstandskraft gegen Dürre und Schädlinge und macht Abläufe wie Wasserverbrauch und Krankheitskreisläufe weniger stabil.
Vier Ursachen (böses Quartett)
- Lebensraumverlust und Zerstückelung: die größte Ursache. Tropische Regenwälder bedeckten einst etwa 14 % des Landes, heute etwa 6 %. Wenn ein großer Lebensraum in kleine Stücke geschnitten wird, nehmen Tiere ab, die große Gebiete brauchen (Großkatzen, Zugvögel).
- Übernutzung: zu viel entnehmen. Die Stellersche Seekuh und die Wandertaube wurden ausgerottet. Viele Meeresfische werden überfischt.
- Invasion fremder Arten: Der in den Victoriasee ausgesetzte Nilbarsch löschte mehr als 200 Buntbarscharten aus. Das Karottengras (Parthenium), Lantana und die Wasserhyazinthe schaden indischen Ökosystemen. Der Afrikanische Raubwels Clarias gariepinus bedroht einheimische Welse.
- Mit-Aussterben (Co-Extinktion): Wenn eine Art ausstirbt, sterben auch Arten, die von ihr abhängen, etwa Parasiten eines Wirts oder eine Pflanze und ihr einziger Bestäuber.
Gefährdete Arten und das Red Data Book
Die Internationale Union zur Bewahrung der Natur (IUCN) führt die Rote Liste, die zuerst als Red Data Book gedruckt wurde. Sie zeigt, wie nahe jede Art dem Aussterben ist.
| Kategorie | Bedeutung in einfachen Worten |
|---|---|
| Nicht gefährdet (LC) | Häufig, im Moment nicht in Gefahr |
| Potenziell gefährdet (NT) | Könnte bald bedroht sein |
| Gefährdet (VU) | Hohes Risiko in der Natur |
| Stark gefährdet (EN) | Sehr hohes Risiko |
| Vom Aussterben bedroht (CR) | Extrem hohes Risiko |
| In der Natur ausgestorben (EW) | Lebt nur noch in Zoos oder auf Farmen |
| Ausgestorben (EX) | Kein Tier oder keine Pflanze mehr irgendwo |
VU, EN und CR zusammen heißen bedroht. Beispiele aus Indien: Der Tiger und der Gangesdelfin sind stark gefährdet; die Indische Großtrappe und der Gavial sind vom Aussterben bedroht. Das Red Data Book hilft, Schutz zu planen, Bewusstsein zu schaffen und Arten zu finden, die dringend Hilfe brauchen.
Artenschutz: in situ und ex situ
In-situ-Schutz (am Ort) schützt Arten in ihrer natürlichen Heimat, zusammen mit dem ganzen Ökosystem. Das ist der beste Weg, weil die Art ihre natürlichen Verbindungen behält. Beispiele: Hotspots, Schutzgebiete, heilige Haine.
Ex-situ-Schutz (außerhalb des Ortes) schützt Arten außerhalb ihrer Heimat und wird genutzt, wenn eine Art so bedroht ist, dass sie besondere Pflege braucht:
- Zoos, botanische Gärten, Safariparks.
- Nachzucht in Gefangenschaft und Auswilderung (zum Beispiel Geier und Gaviale in Indien).
- Kryokonservierung: Keimzellen bedrohter Arten werden bei sehr tiefer Temperatur (−196 °C in flüssigem Stickstoff) gelagert, damit sie lange lebensfähig bleiben.
- Samenbanken für Nutz- und Wildpflanzen, Gewebekultur bei Pflanzen und In-vitro-Befruchtung.
Auch Staaten arbeiten zusammen: Der Erdgipfel (Rio de Janeiro, 1992) schuf das Übereinkommen über die biologische Vielfalt, und der Weltgipfel für nachhaltige Entwicklung (Johannesburg, 2002) setzte ein Ziel, die Verlustrate zu senken.
Biodiversitäts-Hotspots
Ein Hotspot ist eine Region mit (1) sehr vielen Arten, (2) vielen endemischen Arten (die es sonst nirgends gibt) und (3) starker Bedrohung, weil sie schon viel ihrer ursprünglichen Pflanzendecke verloren hat. Die Idee stammt von Norman Myers.
Zuerst wurden 25 Hotspots benannt; später kamen weitere dazu, sodass es 34 wurden (heute etwa 36). Zusammen bedecken sie weniger als 2 % der Landfläche der Erde, beherbergen aber einen sehr großen Teil aller Arten. Wenn man sie stark schützt, könnte die heutige Aussterberate um bis zu 30 % sinken.
Hotspots, die Indien berühren: Westghats und Sri Lanka, Indo-Burma und der Himalaya (die Nikobaren gehören zum Sundaland-Hotspot).
Schutzgebiete: Nationalparks, Schutzgebiete, Biosphärenreservate, Ramsar-Gebiete
- Nationalpark: nur für Wildtiere reserviert. Private Rechte, Weidehaltung, Ackerbau und Holzfällen sind verboten. Beispiele: Jim Corbett (Uttarakhand, der erste, 1936), Kaziranga (Assam), Gir (Gujarat).
- Wildschutzgebiet (Sanctuary): schützt Tiere, aber manche menschliche Tätigkeiten wie das Sammeln von Holz oder Waldprodukten können erlaubt sein, wenn sie den Wildtieren nicht schaden. Beispiele: Bharatpur (Keoladeo) war ein Vogelschutzgebiet, bevor es Nationalpark wurde; Periyar (Kerala).
- Biosphärenreservat: ein großes Gebiet, das das ganze Ökosystem schützt und die Menschen vor Ort unterstützt. Es hat drei Zonen: Kernzone (keine menschliche Tätigkeit), Pufferzone (Forschung, Bildung, begrenzte Nutzung) und Übergangszone (Dörfer, Landwirtschaft, Tourismus). Beispiele: Nilgiri, Sundarbans, Nanda Devi, Golf von Mannar. Indien hat 18.
- Ramsar-Gebiet: ein Feuchtgebiet von internationaler Bedeutung nach der Ramsar-Konvention (Iran, 1971). Feuchtgebiete reinigen Wasser, bremsen Hochwasser und bieten Zugvögeln einen Platz. Indische Beispiele: Chilika-See (Odisha), Keoladeo (Rajasthan), Loktak-See (Manipur), Wular-See (Jammu und Kaschmir), Sambhar-See (Rajasthan). Indien hat mehr als 85 Ramsar-Gebiete, und die Zahl wächst weiter.
Indien hat über 100 Nationalparks und mehr als 550 Wildschutzgebiete.
Heilige Haine
Heilige Haine sind Waldstücke, die Dorfgemeinschaften wegen religiöser oder kultureller Überzeugungen schützen. Dort fällt niemand Bäume und niemand jagt, daher sind sie sichere Heimat für viele seltene und endemische Pflanzen und Tiere.
Beispiele: die Khasi- und Jaintia-Berge in Meghalaya, die Aravalli-Berge in Rajasthan, die Westghats in Karnataka und Maharashtra sowie Sarguja, Chanda und Bastar in Madhya Pradesh und Chhattisgarh. In Meghalaya sind manche heiligen Haine die letzte Zuflucht für viele seltene Pflanzen. Sie zeigen, dass Traditionen einer Gemeinschaft starke Mittel des Artenschutzes sein können.
Was die Prüfung fragt
Häufige Fragen: Erkläre die Arten-Areal-Beziehung und schreib die Gleichung auf; nenne Gründe für die größere Vielfalt in den Tropen; erkläre die Nietenhypothese; nenne und erkläre das böse Quartett mit Beispielen; definiere Hotspots und nenne die in Indien; unterscheide in situ und ex situ sowie Nationalpark, Schutzgebiet und Biosphärenreservat; was sind heilige Haine; was ist das Red Data Book. Kurze Fallfragen beschreiben oft eine fremde Art oder einen verlorenen Bestäuber und fragen nach der Ursache.
Wichtige Formeln und Definitionen
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Gelöste Beispiele
1. Für eine Pflanzengruppe gilt C = 20 und Z = 0.2. Wie viele Arten erwartet man auf einer Fläche von 100,000 m² (log 100,000 = 5)?
log S = log 20 + 0.2 × 5 = 1.301 + 1 = 2.301. S = 10^2.301 ≈ 200 Arten.
2. Mit Z = 0.2: Wenn die Fläche 32-mal größer wird, um wie viel wächst die Artenzahl?
S ∝ A^Z, also wächst S um den Faktor 32^0.2 = 2 (weil 2⁵ = 32). Eine 32-mal größere Fläche verdoppelt die Artenzahl nur.
3. Eine Insel von 10 km² hat 40 Eidechsenarten. Schätze mit Z = 0.3 die Artenzahl auf einer Insel von 1,000 km².
Flächenverhältnis = 100. S₂ = 40 × 100^0.3 = 40 × 10^0.6 ≈ 40 × 3.98 ≈ 159 Arten, etwa 160.
4. Nenne die Ursache des Verlusts in jedem Fall: (a) Nilbarsch im Victoriasee, (b) ein Parasit stirbt, weil sein Wirtsfisch ausstirbt, (c) die Wandertaube wird ausgerottet, (d) ein Wald wird für eine Autobahn gerodet.
(a) Invasion einer fremden Art, (b) Mit-Aussterben, (c) Übernutzung, (d) Lebensraumverlust und Zerstückelung.
5. Die wilden Bestände einer Art sinken so stark, dass sie nur noch in Zoos überlebt. Welche Kategorie der Roten Liste ist das? Ist sie „bedroht“?
In der Natur ausgestorben (EW). Sie liegt jenseits der drei bedrohten Kategorien (VU, EN, CR); nur Ex-situ-Bestände sind übrig.
6. Ordne jeweils in situ oder ex situ zu: Kaziranga-Nationalpark, Samenbank, heiliger Hain in Meghalaya, kryokonservierte Spermien eines seltenen Hirsches, Ramsar-Gebiet Chilika.
In situ: Kaziranga, heiliger Hain, Chilika. Ex situ: Samenbank, kryokonservierte Spermien.
7. Ein Dorfbewohner möchte Rinder weiden lassen und Brennholz sammeln, nahe an einem Schutzwald. Wo ist was möglich: Kernzone eines Nationalparks, Wildschutzgebiet, Übergangszone eines Biosphärenreservats?
Nationalpark: keines von beiden ist erlaubt. Wildschutzgebiet: Holzsammeln kann erlaubt sein, wenn es Wildtieren nicht schadet; Weiden ist meist begrenzt. Übergangszone des Biosphärenreservats: ja, dort leben Menschen und nutzen das Land nachhaltig.
Häufige Fehler
- Zu sagen, ein „Hotspot“ bedeute nur viele Arten. Er braucht auch hohen Endemismus und hohe Bedrohung.
- Nationalpark und Wildschutzgebiet verwechseln: Ein Nationalpark erlaubt keine menschliche Nutzung; ein Wildschutzgebiet kann manche erlauben.
- Zu denken, Z sei für kleine Gebiete und Kontinente gleich. Es liegt bei etwa 0.1–0.2 für kleine Gebiete und 0.6–1.2 für ganze Kontinente.
- Zoos und Samenbanken als in situ zu bezeichnen. Sie sind ex situ, weil die Art außerhalb ihrer natürlichen Heimat gehalten wird.