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Etwa 175.000 Pflanzenarten – die Hälfte aller Blütenpflanzen – sind für die Samenbildung und damit für ihre Fortpflanzung überwiegend oder vollständig auf tierische Bestäuber angewiesen. Dies ist das Ergebnis einer aktuellen Studie, die am 13. Oktober 2021 von einem globalen Forschungsnetzwerk mit Beteiligung von iDiv und der Universität Konstanz in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde. Ein Rückgang in der Zahl dieser Bestäuber könnte daher zu erheblichen Störungen der natürlichen Ökosysteme führen – einschließlich eines Verlustes der biologischen Vielfalt. Seitens der Universität Konstanz an der Studie beteiligt sind Prof. Dr. Mark van Kleunen und Dr. Mialy Razanajatovo (Fachbereich Biologie), die bei der Zusammenstellung der globalen Quelldatensätze sowie der Datenanalyse mitgewirkt haben.

„Unsere Studie ist die erste, die eine globale Einschätzung zur Bedeutung von tierischen Bestäubern für Pflanzen in natürlichen Ökosystemen liefert“, so Dr. James Rodger, Erstautor des Artikels und Postdoktorand am Fachbereich für Mathematikwissenschaften der Universität Stellenbosch (SU). Die Studie, an der insgesamt 21 Wissenschaftler*innen von fünf Kontinenten beteiligt waren, wurde von Dr. James Rodger und Prof. Dr. Allan Ellis von der SU geleitet. Sie ist ein Projekt des Synthesezentrums sDiv am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv).

Prof. Dr. Tiffany Knight, eine der leitenden Autor*innen des Fachartikels, sagt, dass die jüngsten globalen Erfassungen der Pflanzenbestäubung eine Wissenslücke in unserem Verständnis der Abhängigkeit der Pflanzen von tierischen Bestäubern aufgezeigt haben: „Unsere synthetische – sprich zusammenführende – Forschung schließt diese Lücke. Das ist notwendig, um Trends in der Artenvielfalt und Häufigkeit von Bestäubern mit den Folgen für Pflanzen auf globaler Ebene zu verknüpfen“, erklärt die Wissenschaftlerin. Knight leitet die Forschungsgruppe Räumliche Interaktionsökologie an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und iDiv.

Zwar werden viele Pflanzen von Tieren bestäubt, aber die meisten Pflanzen haben auch eine gewisse Fähigkeit zur Selbstbefruchtung. Das heißt, sie können zumindest einige Samen ohne Bestäuber bilden. Bisher gab es jedoch auf die Frage, wie wichtig Bestäuber für Wildpflanzen sind, auf globaler Ebene keine eindeutige Antwort.

Als Indikator für die Bedeutung der Bestäuber für die Pflanzen diente den Forschenden ihr Beitrag zur Samenproduktion – ermittelt durch den Vergleich der Samenproduktion in Abwesenheit von Bestäubern gegenüber der Samenproduktion in Anwesenheit von Bestäubern. Daten hierzu gab es zwar bereits, diese waren jedoch auf Hunderte einzelner Forschungsarbeiten verteilt, die sich wiederum auf verschiedene Pflanzenarten konzentrierten.

Um dieses Problem zu lösen, begannen Forschende unterschiedlicher Einrichtungen, die gesammelten Informationen in Datenbanken zusammenzufassen: James Rodger entwickelte als Postdoktorand am Fachbereich Botanik und Zoologie der SU die „Stellenbosch Breeding System“-Datenbank; Prof. Dr. Tiffany Knight, Prof. Dr. Tia-Lynn Ashman und Dr. Janette Steets leiteten die sPLAT-Arbeitsgruppe („Synthesis on Pollen Limitation and Terrestrial Biodiversity“), welche die sogenannte GloPL-Datenbank („Global Data Base on Pollen Limitation of Plant Reproduction“) zusammenstellte; Prof. Dr. Mark van Kleunen und Dr. Mialy Razanajatovo erschufen die „Konstanz Breeding System“-Datenbank. Für die aktuelle Studie wurden nun alle drei Datenbanken zu einer neuen Datenbank zusammengefasst. Sie enthält Daten aus 1.528 separaten Experimenten, die 1.392 Pflanzenpopulationen und 1.174 Arten aus 143 Familien von allen Kontinenten außer der Antarktis repräsentieren.

Die Ergebnisse dieser Zusammenführung zeigen, dass ohne tierische Bestäuber ein Drittel der Blütenpflanzen keine Samen produzieren würde und die Hälfte einen Rückgang der Fruchtbarkeit um 80 Prozent oder mehr erleiden würde. Auch wenn die Selbstbefruchtung weit verbreitet ist, gleicht diese den Wegfall der Fremdbestäubung durch Tiere bei den meisten Pflanzenarten also keineswegs vollständig aus.

„Jüngste Studien zeigen, dass viele Arten von Bestäubern in ihren Populationsgrößen stark zurückgegangen und einige sogar ausgestorben sind. Unsere Erkenntnis, dass eine große Anzahl von Wildpflanzenarten von Bestäubern abhängig ist, zeigt, dass ein Rückgang der Bestäuber erhebliche Störungen der natürlichen Ökosysteme verursachen könnte“, warnt James Rodger.

Mark van Kleunen von der Universität Konstanz, ein weiterer Mitautor der Studie, merkt an, dass hierfür nicht einmal alle Bestäuber verschwinden müssten: „Wenn es weniger Bestäuber gibt oder selbst wenn sich lediglich das zahlenmäßige Verhältnis zwischen den verschiedenen Bestäuber-Arten verschiebt, müssen wir mit Folgewirkungen auf die Pflanzen rechnen. Einige betroffene Pflanzenarten werden dann in ihrer Zahl zurückgehen, was wiederum Tierarten und menschliche Populationen, die von diesen Pflanzen abhängig sind, schädigt. Bestäuber sind nicht nur für die Pflanzenproduktion wichtig, sondern auch für die Artenvielfalt.“

„Es bedeutet auch, dass sich Pflanzen, die nicht auf Bestäuber angewiesen sind, wie viele sogenannte ‚problematische Unkräuter‘, noch stärker ausbreiten könnten, wenn die Bestäuber weiter zurückgehen", fügt Mark van Kleunen hinzu.

iDiv- und MLU-Alumna Dr. Joanne Bennet, Mitautorin der Studie von der Universität Canberra (Australien), die die GloPL-Datenbank kuratiert hat, benennt einen weiteren beunruhigenden Faktor – die Rückkopplungsschleife, die entsteht, wenn von Bestäubern abhängige Pflanzen zurückgehen oder aussterben: „Wenn selbstbefruchtende Pflanzen die Landschaft dominieren, hat dies zusätzliche negative Folgen für die tierischen Bestäuber, weil selbstbefruchtende Pflanzen tendenziell weniger Nektar und Pollen produzieren.“

Nach Ansicht von James Rodger ist es jedoch noch nicht zu spät zum Handeln. Viele Pflanzen sind langlebig, was ein Zeitfenster eröffnet, in dem Bestäuber-Arten wieder angesiedelt werden können, bevor es durch ihren Mangel zu einem Aussterben von Pflanzen kommt.

„Uns fehlt es derzeit an qualitativ hochwertigen Langzeitüberwachungsdaten zu Bestäubern, zum Beispiel aus Afrika – Südafrika eingeschlossen –, obwohl einige Forschungsarbeiten in dieser Hinsicht bereits angelaufen sind. Wir hoffen, dass unsere aktuellen Ergebnisse zu mehr Forschung in diesem Bereich anregen werden, damit wir Rückgänge in der Zahl tierischer Bestäuber erkennen und deren Auswirkungen auf die biologische Vielfalt abmildern können", so James Rodger abschließend.

Faktenübersicht:

• Originalstudie: James G. Rodger et al. (2021) Widespread vulnerability of plant seed production to pollinator declines. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.abd3524
• Pressemitteilung im englischen Original von der Stellenbosch University (Südafrika)
• Weltweites Forschungsnetzwerk mit Beteiligung der Universität Konstanz und unter Federführung von Forschenden der Stellenbosch University führt globale Untersuchung zur Bedeutung von tierischen Bestäubern für die Samenproduktion bei Pflanzen durch.
• Methode: Auswertung einer neuen, globalen Datenbank mit über 1.500 Einzelstudien mit weltweiten Bestäubungsdaten von weit über 1.000 Pflanzenarten.
• Ergebnis: Ohne tierische Bestäuber würde ein Drittel der Blütenpflanzen keine Samen mehr produzieren, bei rund der Hälfte gäbe es einen Rückgang der Fruchtbarkeit um 80 Prozent oder mehr.
• Schlussfolgerung: Rückgang der Zahl tierischer Pflanzenbestäuber könnte zu erheblichen Störungen der natürlichen Ökosysteme führen, einschließlich eines Verlustes der biologischen Vielfalt.