Klimawandel: Die Tundra wächst

Klimawandel fördert Ausbreitung höherwüchsiger Pflanzen in der Arktis

Niedrige Gräser und Zwergsträucher bestimmen die Vegetation der arktischen Tundra. Doch das könnte sich in Zukunft ändern. Mit der Klimaerwärmung sinken die Selektionsvorteile der bisherigen Strategie dieser Pflanzen, sich an den Boden zu pressen um die wärmere bodennahe Luftschicht zu nutzen und sich vor kalten Winden zu schützen. Ein großes internationales WissenschafterInnen-Team unter Beteiligung von BiologInnen der Universität Wien fand nun heraus, dass höherwüchsige Pflanzen in den vergangenen Jahrzehnten in der Tundra signifikant häufiger geworden sind. Die Studie erscheint aktuell in „Nature“.

Das ForscherInnenteam unter Leitung von Anne Bjorkman vom Senckenberg Biodiversitäts und Klimaforschungszentrum & Deutschen Zentrum für Integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) hat Daten zu funktionellen Eigenschaften arktischer Pflanzen zusammengetragen und mit Beobachtungen der Vegetationsentwicklung an 117 Tundra-Standorten in Alaska, Kanada, Island, Skandinavien und Sibirien kombiniert. „Dieser Datensatz erlaubt zum ersten Mal eine für das gesamte Tundra-Biom repräsentative Untersuchung der Zusammenhänge zwischen funktionellen Eigenschaften von Pflanzen und Standortbedingungen wie Temperatur und Bodenfeuchte“, erklärt Stefan Dullinger, der gemeinsam mit Karl Hülber, Sabine Rumpf und Philipp Semenchuk vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien an der Studie mitgearbeitet hat.

Zu den von den BiologInnen untersuchten Eigenschaften gehören beispielsweise Eigenheiten des Blattaufbaus, der Nährstoffgehalt der Blätter oder die Wuchshöhe der Pflanzen. Wie die Daten zeigen, korrelieren alle diese Eigenschaften mit Temperaturunterschieden zwischen den Standorten. Die Temperaturerwärmung der vergangenen 30 Jahre, rund plus 1°C während des Sommers, spiegelt sich bislang aber nur in einer Veränderung der durchschnittlichen Wuchshöhe der Pflanzen an den 117 unter Dauerbeobachtung stehenden Flächen wider. „Einerseits werden die Arten, die schon vor 30 Jahren am Standort gewachsen sind, jetzt höher. Und andererseits sind neue, an sich höherwüchsige Arten in die Beobachtungsflächen eingewandert“, erläutert Sabine Rumpf.

Die arktische Tundra spielt für den Klimawandel eine wichtige Rolle. Fast ein Drittel des weltweit im Boden gespeicherten Kohlenstoffs sind im Permafrost dieses Bioms gebunden. Ein Schmelzen der Permafrostböden dürfte daher den Klimawandel weiter anheizen. Die Eigenschaften der Pflanzendecke können diesen Abschmelzprozess verzögern oder beschleunigen. Die kausalen Zusammenhänge sind noch nicht vollständig klar, aber eine höhere Pflanzendecke steht im Verdacht eher beschleunigend zu wirken, weil sie Schnee effizienter akkumuliert und daher ein tiefes Durchfrieren des Bodens verhindert. Hülber: „Es könnte also gut sein, dass wir hier eine positive Rückkoppelung erleben: Der Klimawandel verändert die Vegetation der Arktis in einer Weise, die den Klimawandel weiter verstärkt“.

Publikation in „Nature“:
Anne Bjorkman et al. 2018: Plant functional trait change across a warming tundra biome. In: Nature
DOI 10.1038/s41586-018-0563-7.

Kleine Tiere, grosse Wirkung: Wirbellose halten Ökosysteme am Laufen

Ob gross oder klein – pflanzenfressende Tiere wie Hirsche, Murmeltiere, Mäuse, Schnecken oder Insekten spielen eine zentrale Rolle im Ökosystem Wiese. Insbesondere wenn die Wirbellosen fehlen, zerfallen Nahrungsnetze und Nährstoffkreisläufe; das Ökosystem bricht zusammen. Dies zeigen die Resultate einer Studie der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL im Schweizerischen Nationalpark.

Bislang ist wenig bekannt, wie sich ein Verlust von verschieden grossen Tierarten – zum Beispiel vom Hirsch bis zur kleinen Blattlaus – auf die Vernetzungen und somit auch auf das Funktionieren eines Ökosystems auswirkt. Forschende der WSL und ihre Forschungspartner untersuchten in einem fünfjährigen Experiment erstmals unter realen Bedingungen, was bei einem selektiven Ausschluss von verschiedenen Pflanzenfressern im Ökosystem Wiese passiert. Vor allem der Verlust der wirbellosen Tiere könnte gravierende Folgen für diesen Lebensraum haben, legen die in der wissenschaftlichen Zeitschrift «Nature Communications» veröffentlichten Ergebnisse nahe.

In Absprache mit der Parkverwaltung stellten die Forschenden von 2009 bis 2013 Zäune im Schweizerischen Nationalpark auf. Die Zäune schlossen die Pflanzenfresser der Grösse nach von den Wiesen aus: zuerst die grossen Säugetiere wie den Hirsch, dann die kleineren wie Murmeltier, Hase und Maus und zuletzt die wirbellosen Tiere wie Schnecken, Heuschrecken oder Blattläuse. Das Setup des Experiments entspricht der Realität: Sterben Tiere aus, verschwinden sie der Grösse nach; zuerst die Grossen, dann die Kleinen.

Wirbellose übernehmen, wenn Wirbeltiere verschwinden

Fehlten die grossen Säugetiere, gab es mehr Interaktionen zwischen den verbleibenden Lebensgemeinschaften und ihrer unbelebten Umwelt, etwa der Bodenchemie, als wenn die Säugetiere anwesend waren. Konkret heisst dies zum Beispiel, dass vom Wegfallen der Huftiere schnellwüchsige Pflanzenarten profitierten, die Bodennährstoffe gut nutzen können (biotisch-abiotische Interaktion), auf Kosten von Pflanzen, die starke Beäsung ertragen (biotisch-biotische Interaktionen). Mit grossen Säugern, in dieser Studie insbesondere mit Hirschen, funktioniert ein Ökosystem aber nicht schlechter als ohne; es funktioniert anders.

Wurden hingegen alle Tiere ausgeschlossen, auch die oberirdisch lebenden Wirbellosen, nahmen die Interaktionen sowohl zwischen Lebensgemeinschaften (z.B. zwischen Pflanzen und Bakterien im Boden) wie auch zwischen Lebensgemeinschaften und der unbelebten Umwelt (z.B. zwischen Pflanzen und Bodennährstoffen) ab. Die ober- und unterirdische Vernetzung wurde schlechter. «Wir nahmen an, dass vor allem die grossen Tiere eine grosse Wirkung im System haben. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass auch die kleinen, wirbellosen Tiere sehr wichtig für das Funktionieren des Systems sind», sagt Anita Risch, Erstautorin der Studie und Leiterin der WSL-Forschungsgruppe Pflanzen-Tier-Interaktionen.

Wirbellose müssen besser geschützt werden

Je besser die Lebensgemeinschaften auf den untersuchten Wiesen interagierten und so mit ihrer Umwelt vernetzt waren, desto besser funktionierte das Ökosystem. Als Mass für dieses Funktionieren wurden im Nationalpark beispielsweise die Nährstoffverfügbarkeit, die Bodenatmung und die Anzahl Pflanzenarten erhoben. War die Vernetzung hingegen schlecht, funktionierte auch das Ökosystem schlecht. Es wird instabil und kann weniger gut auf sich ändernde Umweltbedingungen reagieren.

Die Resultate des Experiments zeigen, wie wichtig die Lebensgemeinschaft der wirbellosen Tiere für das Funktionieren von Ökosystemen ist, insbesondere, wenn grössere Säugetiere fehlen. Doch die Anzahl Arten und Individuen der Wirbellosen scheinen in der Schweiz wie auch in Mitteleuropa in jüngster Zeit abzunehmen, nicht nur in intensiv bewirtschaftetem Ackerland. «Uns beunruhigt, dass die Wirbellosen vermehrt auch in Schutzgebieten zu fehlen scheinen», sagt Martin Schütz, Mitautor der Studie. Die beiden Forschenden warnen vor einem Verlust an Wirbellosen: «Wir müssen unsere Anstrengungen erhöhen, wirbellose Tiere zu schützen, denn sie sind von immenser Bedeutung für die Vernetzung und Funktionalität unserer Ökosysteme».

Rotes Licht bei Nacht: eine potenziell fatale Attraktion für migrierende Fledermäuse

Weltweit nimmt nachts die Lichtverschmutzung rasant zu. Besonders nachtaktive Tiere sind davon betroffen, ohne dass bekannt ist, wie sie im Einzelnen auf künstliches Licht reagieren. In einer aktuellen Studie testete deshalb ein Wissenschaftsteam des Berliner Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) die Reaktion europäischer Fledermäuse auf rotes und weißes LED-Licht während ihrer saisonalen Wanderungen.

In der Nähe von roten LED-Lampen ließen sich häufiger Mückenfledermäuse (Pipistrellus pygmaeus) und tendenziell auch mehr Rauhautfledermäuse (Pipistrellus nathusii) feststellen, was darauf hindeutet, dass die Tiere während des Zugs von roten Lichtquellen angelockt werden. Dieser Effekt ließ sich bei weißen Lichtquellen nicht feststellen. Die Wellenlänge der roten LED-Lampen entsprach der Wellenlänge roter Warnleuchten, die aus Gründen der Flugsicherheit an Windkraftanlagen und hohen Gebäuden eingesetzt werden. Diese Warnleuchten könnten ziehende Fledermäuse also genau in die Gefahrensituationen locken, auf die diese Lichtsignale Menschen aufmerksam machen. Eine Umstellung auf für Fledermäuse geeignete Signale oder eine Beleuchtung nach Bedarf – nur wenn sich ein Flugzeug nähert – würde vermutlich die Zahl von Schlagopfern an Windkraftanlagen reduzieren. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Ecology and Evolution“ veröffentlicht.

Weltweit nimmt die Lichtverschmutzung um jährlich etwa sechs Prozent zu. Dabei werden immer häufiger energieeffiziente und kostengünstige LEDs eingesetzt. Licht dient Tieren als Orientierungshilfe, beeinflusst aber auch ihre innere Uhr und Verhalten. Es ist bekannt dass Fledermäuse bei ihrer nächtlichen Jagd auf künstliches Licht empfindlich reagieren und einige Arten von künstlichen Lichtquellen angelockt werden, wenn sich dort Insekten ansammeln. Die meisten Arten meiden jedoch künstliches Licht. Nahezu alle bisherigen Studien untersuchten die Reaktion von Fledermäusen auf künstliches Licht außerhalb der Zugzeit. Viele Fledermausarten wandern im Frühling und Spätsommer viele Hunderte oder gar Tausende Kilometer über Europa. Von nächtlich fliegenden Zugvögeln ist bereits bekannt, dass sie durch künstliche Lichtquellen desorientiert werden. In der aktuellen Studie untersuchte deshalb das Wissenschaftsteam, ob Fledermäuse durch künstliches Licht ebenso in ihren Wanderungen beeinflusst werden.

Im Spätsommer ziehen Tausende von Fledermäusen entlang der lettischen Ostseeküste durch das Naturschutzgebiet Pape. In dieser Gegend gibt es nur wenige menschliche Siedlungen, so dass die Nächte kaum von Lichtverschmutzung erhellt und sternenklar sind. Die Wissenschaftler errichteten dort einen acht Meter hohen Mast, auf dem ein Kunststoffbrett in 10 Minuten Intervallen beleuchtet wurde oder dunkel blieb. Zur Beleuchtung wurde abwechselnd rotes oder weißes LED-Licht verwendet. Mikrofone zeichneten die Echoortung der vorbeifliegenden Fledermäuse auf, um festzustellen, welche Arten wie häufig am beleuchteten oder unbeleuchteten Lichtfeld vorbeizogen.

Mückenfledermäuse (Pipistrellus pygmaeus) und tendenziell auch Rauhautfledermäuse (Pipistrellus nathusii) wurden häufiger in den Rotlichtphasen als bei Dunkelheit am Versuchsstandort angetroffen. Die Fledermäuse nutzten das künstliche Licht aber nicht zur Jagd auf Insekten, da sich die Häufigkeit der für die Insektenjagd typischen kurzen Echoortungsrufe in den Rotlichtphasen nicht erhöhte. „Während der Zugzeit jagen Fledermäuse früh in der Nacht nach Insekten, bevor sie sich auf den Langstreckenflug begeben“, erklärt Christian Voigt, Leitautor der Studie. „Hinzu kommt, dass Insekten in der Regel nicht so sehr von rotem Licht, sondern eher von kurzwelligem Licht – wie dem ultravioletten Licht – angelockt werden.“ Bei der Beleuchtung mit weißem Licht ließ sich kein erhöhtes Auftreten von vorbei fliegenden Fledermäusen feststellen.

„Fledermäuse sind während des Herbstzuges einem erhöhten Kollisionsrisiko an Windenergieanlagen ausgesetzt. Unsere Studie deutet darauf hin, dass die Nutzung von roten Warnlichtern fatale Folgen für ziehende Fledermäuse haben könnte“, erklärt Oliver Lindecke, Mitautor der Studie. „Rote Warnlichter, zur sognannten Befeuerung, sind häufig so angebracht, dass sie über viele Kilometer sichtbar sind. Sie könnten deshalb ziehende Fledermäuse über große Distanzen anlocken.“ Mögliche technische Lösungen, die bereits jetzt verfügbar sind, bestehen in einer Umrüstung auf für Fledermäuse geeignete Lichtquellen oder eine bedarfsgerechte Beleuchtung, die nur dann aktiviert wird, wenn sich Flugzeuge oder Hubschrauber einer Anlage nähern.

Warum Fledermäuse während des Flugs von roten Lichtquellen angelockt werden, ist bisher unklar. „Fledermäuse können gut sehen, einschließlich Wellenlängen, die uns Menschen verborgen bleiben. Ob manche rote Lichtquelle Fledermäuse möglicherweise blenden und ob sie deshalb desorientiert in Richtung der höchsten Lichtintensität fliegen, bedarf weiterer Forschung. Wir müssen auch noch besser verstehen, welchen Einfluss die steigende Lichtverschmutzung langfristig auf die Bestände dieser nachtaktiven Tiergruppe hat“, erklärt Christian Voigt. „Viele Fledermausarten haben es schon jetzt in einer von intensiver Landwirtschaft und Windkraftanlagen geprägten Landschaft sehr schwer. Lichtverschmutzung setzt ihnen zusätzlich zu, so dass es aus Sicht des Naturschutzes dringend ratsam ist, künstliche Lichtquellen nur dann in der Natur einzusetzen, wenn es wirklich für unsere menschlichen Bedürfnisse notwendig ist. Besteht diese Notwendigkeit tatsächlich, dann sollten auch fledermausgerechte Lichtquellen zum Einsatz kommen.“

Bäume im Klimawandel: Schneller groß mit leichterem Holz

Bäume im Klimawandel wachsen schneller. Das klingt wie eine gute Nachricht. Denn es bedeutet, dass Bäume mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Holz speichern und damit der Erderwärmung den Treibstoff entziehen. Doch ist die Rechnung so einfach? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat Holzproben der ältesten existierenden Versuchsflächen aus 150 Jahren daraufhin analysiert – und kommt zu einem überraschenden Ergebnis.

Das Team um Hans Pretzsch, Professor für Waldwachstumskunde an der TUM am Wissenschaftszentrum Weihenstephan, hat Holzproben von mehreren hundert Bäumen untersucht und jeden einzelnen Jahresring mit einem Hightech-Verfahren analysiert – es sind mehr als 30.000. „Das Herz der LIGNOSTATION ist eine Hochfrequenzsonde, mit der jede Probe in Hundertstelmillimeterschritten abgetastet wird“, erklärt Pretzsch das Analyseverfahren. „Damit messen wir das spezifische Gewicht des Holzes in einer Genauigkeit und Auflösung, die bis vor Kurzem nicht denkbar war.“

Die Holzproben stammen von den ältesten Waldversuchsflächen in Europa, die zeitgleich mit der Gründung der TU München vor 150 Jahren angelegt wurden. Die Proben wurden von gängigen europäischen Baumarten genommen, wie etwa von Fichten, Kiefern, Buchen und Eichen. „Wir kennen die Geschichte jeder einzelnen Fläche, jedes einzelnen Baumes, sehr genau“, sagt Pretzsch. „Damit können wir ausschließen, dass unsere Ergebnisse daher kommen, dass der Wald heute anders bewirtschaftet wird als vor hundert Jahren.“

Der Klimawandel macht das Holz leichter 
Mit der Kombination von Holzproben seit den 1870er-Jahren bis heute gekoppelt mit modernster Messtechnik konnte das Team am Wissenschaftszentrum Weihenstephan zeigen, dass das jährlich wachsende Holz seit Beginn der Beobachtungen allmählich leichter geworden ist: Seit 1900 um acht bis zwölf Prozent. Im gleichen Zeitraum hat sich das Volumenwachstum der Bäume in Mitteleuropa um 29 bis hundert Prozent beschleunigt.

Mit anderen Worten: Auch wenn heute mehr Holzvolumen produziert wird, ist es inzwischen mit weniger Substanz gefüllt als noch vor einigen Jahrzehnten. Die Erklärung, die sich vordergründig aufdrängt, trifft allerdings nicht zu. „Vielleicht mutmaßen nun manche, dass das schnellere Wachstum an sich schon die Ursache für unsere Beobachtungen sein könnte“, sagt Dr. Peter Biber, Mitautor der Studie – „bei manchen Baumarten ist es in der Tat so, dass breitere Jahresringe tendenziell auch leichteres Holz haben. Diesen Effekt haben wir aber berücksichtigt. Die Abnahme der Holzdichte, von der wir jedoch sprechen, hat andere Ursachen.“

Die Ursachen sehen Pretzsch und sein Team vielmehr im langfristigen Temperaturanstieg, hervorgerufen durch den Klimawandel und der damit zusammenhängenden Verlängerung der Vegetationszeit. Aber auch in den Stickstoffeinträgen aus Landwirtschaft, Verkehr und Industrie. Darauf deuten für Fachleute etliche Details hin, wie etwa ein Rückgang der Spätholzdichte und eine Zunahme des Frühholzanteils in den Jahresringen.

Leichteres Holz – wo ist das Problem?
Leichteres Holz ist weniger stabil und sein Brennwert ist geringer. Dies ist für zahlreiche Verwendungen entscheidend, vom Holzbau bis zur energetischen Nutzung. Weniger stabiles Holz in lebenden Bäumen steigert zugleich das Risiko von Schadereignissen wie Wind- und Schneebruch in Wäldern.

Das für Praxis und Politik wohl wichtigste Ergebnis der Studie ist jedoch, dass die aktuelle klimawirksame Kohlenstoffbindung der Wälder überschätzt wird, solange sie mit den gängigen veralteten Holzdichten berechnet wird. „Immer noch führt das beschleunigte Wachstum auch zu einem Mehr an Kohlenstoffbindung“, sagt Pretzsch. „Auf die Wälder von Mitteleuropa hochgerechnet liegt aber die traditionelle Schätzung um zehn Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr zu hoch.“

Mehr Informationen:
Die Forschergruppe am Lehrstuhl für Waldwachstumskunde des Wissenschaftszentrum Weihenstephan der TUM unter Leitung von Hans Pretzsch untersucht den Effekt des Klimawandels auf das Wachstum, die Stabilität und Vitalität von Bäumen. Eine wichtige Basis dafür bilden die Versuchsflächen des Lehrstuhls, auf denen die Dynamik von Wäldern für ökologische und ökonomische Fragen seit 1870 gemessen wird. Hier tragen sie dazu bei, den Fußabdruck des Menschen in Waldökosystemen aufzudecken.

Artenreiche Wälder kompensieren die Klimabelastungen besser

Um den CO2-Ausstoss zu kompensieren, forstet China auf. Würden statt Monokulturen artenreiche Wälder gepflanzt, könnte zusätzlich viel mehr Kohlenstoff gespeichert werden. Ein Team um UZH-Forschende zeigt auf, dass artenreiche Baumbestände mehr CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und effektiver gegen die Klimaerwärmung sind.

Bewaldete Ökosysteme sind elementar für das klimatische Gleichgewicht. Dies haben auch Länder wie China erkannt, die seit Jahren umfassende Aufforstungsprogramme durchführen, um ihre steigenden CO2-Emissionen zu kompensieren. Denn Wälder nehmen als Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufes etwa 45 Prozent des Kohlenstoffs aus der Umwelt auf und binden es über lange Zeit in Form von Biomasse und im Boden. Gleichzeitig können Bäume auch kurzfristig Kohlenstoff aufnehmen oder freisetzen.

Bislang wenig untersucht ist jedoch die Frage, ob der Artenreichtum des Baumbestandes einen Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf im Ökosystem hat oder nicht. Ein Forscherteam aus der Schweiz, Deutschland und China hat nun einen umfassenden Datensatz aus 27 Waldparzellen in der Provinz Zhejiang im subtropischen Südosten von China über sechs Jahre zusammengetragen. Die Forschenden – darunter auch von der UZH – untersuchten die Menge des langfristig eingelagerten Kohlenstoffes (C-Stock) wie auch den kurzfristigen Kohlenstoffaustausch (C-Flux). Die Waldparzellen unterschieden sich in der jeweiligen Anzahl von 3 bis 20 Baumarten pro Parzelle sowie im Alter der Bäume (22 bis 116 Jahre).

Pro Baumart 6,4 Prozent mehr Kohlenstoffaustausch

Die bisherigen Aufforstungen in China haben bereits einen wichtigen Beitrag zur Reduktion des Anstiegs von Kohlendioxid in der Atmosphäre geleistet. «Allerdings hat sich China in seinem Programm auf Monokulturen beschränkt. Wir wollten untersuchen, ob verschiedene Baumarten mehr Kohlenstoff kompensieren als nur eine einzige Baumart», erklärt Bernhard Schmid, Professor für Umweltwissenschaften an der Universität Zürich.

Die Forschenden fanden heraus, dass artenreiche Wälder im Vergleich zu artenarmen Beständen einen schnelleren Kohlenstoffkreislauf aufweisen. Bei zunehmender Artenvielfalt wird auch mehr Kohlenstoff ober- und unterirdisch in Stämmen, Wurzeln, Totholz, Moder und Boden gespeichert. Hochrechnungen des Forscherteams ergaben, dass mit jeder zusätzlichen Baumart auf einer Parzelle 6,4 Prozent mehr Kohlenstoff kompensiert werden kann. Ältere Bäume akkumulierten zudem mehr Kohlenstoff als jüngere.

300 Millionen Dollar pro Jahr in der Atmosphäre verpufft

«Hochgerechnet auf ganz China hätten mit artenreichen Aufforstungen von 10 verschiedenen Baumarten anstelle der bisherigen Monokulturen in der Zeitspanne von 1977 bis 2008 zusätzlicher Kohlenstoff im Wert von 300 Millionen Dollar pro Jahr aus der Atmosphäre gebunden werden können», erklärt Bernhard Schmid.

Um die atmosphärischen CO2-Belastung zu verringern, regt das Forscherteam daher an, bei globalen Aufforstungsprogrammen in subtropischen Wäldern statt auf Monokulturen möglichst auf Mehrartenpflanzungen zu setzen. Damit würde der Beitrag zur Bekämpfung der globalen Erwärmung gesteigert und gleichzeitig zur Erhaltung der biologischen Vielfalt der Wälder beigetragen.

Literatur:
Xiaojuan Liu, Stefan Trogisch, Jin-Sheng He, Pascal A. Niklaus, Helge Bruelheide, Zhiyao Tang, Ale-xandra Erfmeier, Michael Scherer-Lorenzen, Katherina A. Pietsch, Bo Yang, Peter Kühn, Thomas Scholten, Yuanyuan Huang, Chao Wang, Michael Staab, Katrin N. Leppert, Christian Wirth, Bernhard Schmid and Keping Ma. Tree species richness increases ecosystem carbon storage in subtropicalfor-ests. Proceedings of the Royal Society B, 22 August 2018, DOI: 10.1098/rspb.2018.1240

Biologisch abbaubare Pflanzenschutzmittel

Traditionelle Pflanzenschutzmittel sind Killer: Sie vernichten nicht nur Schädlinge, sondern gefährden auch Bienen und andere nützliche Insekten, außerdem beeinträchtigen sie die biologische Vielfalt in Böden, Seen, Flüssen und Meeren. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat jetzt eine Alternative entwickelt: Ein biologisch abbaubarer Wirkstoff hält Schädlinge fern ohne zu vergiften.

„Es geht nicht nur um die Bienen, es geht ums Überleben der Menschheit“, sagt Professor Thomas Brück, Inhaber des Werner Siemens-Lehrstuhls für Synthetische Biotechnologie der TU München. „Ohne die Bienen, die eine Vielzahl von Pflanzen bestäuben, wären nicht nur unsere Supermarktregale ziemlich leer, sondern innerhalb kurzer Zeit wäre auch die Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrung nicht mehr gewährleistet.“

Synthetisch hergestellte Insektizide gefährden nicht nur Bienen, sondern auch Käfer, Schmetterlinge und Grashüpfer – sie beeinträchtigen die biologische Vielfalt in Böden, Seen, Flüssen und Meeren. Ihr Einsatz ist daher seit vielen Jahren schon höchst umstritten.

Fernhalten statt vergiften

Brück und sein Team haben jetzt eine Alternative gefunden: Das von ihnen entwickelte Insekten-Abwehrmittel ist biologisch abbaubar und ökologisch unbedenklich. Auf Pflanzen gesprüht wirkt es ähnlich wie Mückenspray, das Badegäste im Sommer auftragen: Es verbreitet einen Geruch, der unerwünschte Insekten fern hält.

„Mit unserem Ansatz ermöglichen wir einen fundamentalen Wechsel im Pflanzenschutz“, sagt Brück. „Statt Gift zu versprühen, das immer auch nützliche Arten gefährdet, vergrämen wir gezielt nur die Schädlinge.“

Bakterien als Chemie-Fabriken

Vorbild der Münchner Forscher war die Tabakpflanze. Diese erzeugt in ihren Blättern Cembratrienol, kurz CBT-ol. Mit diesem Molekül schützt sich die Pflanze vor Schädlingen.

Mit Werkzeugen der Synthetischen Biotechnologie isolierte das Team um Professor Brück diejenigen Abschnitte aus dem Genom der Tabakpflanze, die für die Bildung der CBT-ol-Moleküle verantwortlich sind.

Anschließend bauten sie diese in das Erbgut von Coli-Bakterien ein. Gefüttert mit Weizenkleie, einem Nebenprodukt aus Getreidemühlen, produzieren die genetisch veränderten Bakterien nun den gewünschten Wirkstoff.

Effizienz im Kleinen wie im Großen

„Die größte Herausforderung bei der Produktion lag darin, die Wirkstoffe am Ende des Prozesses von der Nährlösung abzutrennen“, erklärt Mirjana Minceva, Professorin für Biothermodynamik am TUM Campus Weihenstephan.

Die Lösung brachte die zentrifugale Trennungschomatographie. Das Verfahren ist höchst effizient und funktioniert auch im industriellen Maßstab, wurde aber zuvor noch nie für die Auftrennung von Produkten aus Fermentationsprozessen eingesetzt.

Wirksam auch gegen Bakterien

Erste Untersuchungen belegen, dass das CBT-Spray Pflanzen für Insekten ungiftig ist und trotzdem wirksam vor Blattläusen schützt. Da es biologisch abbaubar ist, reichert es sich auch nicht an.

Darüber hinaus zeigte sich in den Bioaktivitätstests, dass Cembratrienol eine antibakterielle Wirkung auf gram-positive Bakterien hat. Es könnte daher als Desinfektionsspray genutzt werden, das spezifisch gegen Krankheitserreger wie Staphylococcus aureus (MRSA Erreger), Streptococcus pneumoniae (Erreger Lungenentzündung) oder Listeria monocytogenes (Erreger der Listeriose) wirkt.

Publikation:

Wolfgang Mischko, Max Hirte, Simon Roehrer, Hannes Engelhardt, Norbert Mehlmer, Mirjana Minceva and Thomas Brück
Modular Biomanufacturing for a Sustainable Production of Terpenoid-based Insect Deterrents
Green chemistry, May 14, 2018 – DOI: 10.1039/C8GC00434J

Naturschutz: der offene Luftraum als Lebensraum

Zahlreiche Fledermausarten jagen und ziehen in großer Höhe. Bisher hatten jedoch weder Forscher noch Umweltschützer „auf dem Schirm“, dass der (nach oben) offene Luftraum auch Lebensraum für viele Tierarten ist. In ihrer aktuellen Studie tragen Wissenschaftler um Christian Voigt vom Leibniz-IZW Berlin den Wissensstand über die Gefahren in luftiger Höhe zusammen und zeigen mögliche Schutzmaßnahmen auf.

Bei ihren nächtlichen Jagdausflügen steigen Fledermäuse erstaunlich hoch auf. Jenseits der Baumwipfel nutzen sie einen breiten Bereich der unteren Troposphäre: Hierzulande gibt es GPS-Aufnahmen von Fledermäusen aus 500 Metern, in Thailand aus bis zu 800 Meter Höhe über dem Boden. Ein Blick in die Literatur zeigt jedoch, dass da buchstäblich noch viel Luft nach oben ist. Denn den Rekord hält die Mexikanische Bulldoggfledermaus Tadarida brasiliensis mit über 3.000 Metern über dem Boden! Selbst der hierzulande ansässige Große Abendsegler Nyctalus noctula schwingt sich manchmal über 1.000 Meter in die Höhe. Der offene Luftraum ist demnach ein wichtiger und unterschätzter Lebensraum von Fledermäusen, der beim Artenschutz bislang nahezu vollständig vernachlässigt wurde. Konzepte für Luftschutzgebiete im Sinne des Habitatschutzes gibt es in Europa bisher keine. Und das, obwohl 21 der 53 auf dem Kontinent beheimateten Fledermausarten im offenen Luftraum nach Insekten jagen.

„Bei einem Habitat, also einem für Tiere geeigneten Lebensraum, denken wir meist an Landschaften, wie Wiesen, Wälder oder Gewässer. Also an erdnahe Flächen“, sagt Christian Voigt. „Den unteren Bereich der Troposphäre nahmen wir bisher als für Tiere relevantes Habitat gar nicht wahr.“ Dabei ist hier einiges los: Neben Zugvögeln migrieren viele Insektenarten in großen Höhen. „Insekten nutzen die Winde in diesen Bereichen, um Strecken zurückzulegen, die sie aus eigener Kraft nicht bewältigen könnten.“ Kein Wunder also, dass auch Fledermäuse dort zu finden sind, denn da fliegt ihr Futter – und zwar massenweise.

Die Insektendichte ist regional unterschiedlich. Zudem hat sich ihre Zahl insgesamt durch Luftverschmutzung und gestiegenen Pestizideinsatz in der Landwirtschaft verringert. Die Forscher rechnen damit, dass sich der Luftraum dementsprechend weiter fragmentiert – in „futterreiche“ und „futterarme“ Zonen. Je nach Art legen große Federmausschwärme in Südostasien deshalb bei ihren Beutezügen schon mal 40 bis 50 Kilometer pro Nacht zurück. Radaruntersuchungen in Nordamerika zeigten, dass sie dabei dreidimensional über breite Landstriche ausschwärmen. „Manche Fledermauskolonien bestehen aus einer, zwei oder gar zehn Millionen Individuen. Sie können also nicht alle lokal ihre Beute finden und nutzen daher große Höhen, wo sie auch Schadinsekten der Landwirtschaft verzehren“, erklärt Christian Voigt.

Bei der Jagd im offenen Luftraum sind die Tiere diversen Gefahren ausgesetzt. Zu den direkten gehört die tödliche Kollision mit anthropogenen Strukturen wie hohen Gebäuden, Windkraftanlagen, Drohnen, Helikoptern und Flugzeugen. Angesichts des steigenden Luftverkehrs und der stärkeren Nutzung alternativer Energiequellen eine wachsende Gefahr.

Zu den indirekten Gefahren zählen neben der abnehmenden Insektendichte die Lichtverschmutzung sowie die Luftverschmutzung durch Feinstaub, Chemikalien und Autoabgase. „Fledermäuse sind Athleten mit Flügeln. Bei zwei Arten konnten wir beobachten, dass sie während der Jagd in kurzer Zeit mehrere Hundert Höhenmeter wiederholt auf- und absteigen. Das ist eine enorme Kraftanstrengung, bei der die Tiere potenziell sehr empfindlich für Schadstoffe in der Luft sind“, betont Voigt.

Anders als bei klar abgesteckten terrestrischen und aquatischen Habitaten ist der Schutz des offenen Luftraumes nicht einfach. „Es ist im Grunde das gleiche Dilemma wie mit den Ozeanen. Der Luftraum ist Allgemeingut, wodurch die Verantwortlichkeiten zunächst unklar und Kontrollen schwer umsetzbar sind“, sagt Christian Voigt. Der Schutz von Fledermäusen ist für die Menschheit neben ihrer prinzipiellen Schutzwürdigkeit auch von unmittelbarem wirtschaftlichem Interesse, da die einzigen flugfähigen Säugetiere weltweit zahlreiche Schadinsekten in Schach halten.

Überlegungen, was zum Habitatschutz des Luftraumes zu tun ist, gibt es einige. „Es gibt bereits nachhaltige Schutzkonzepte. Um zum Beispiel die Schlagopferzahlen an Windkraftanlagen zu reduzieren, gibt es zumindest in Deutschland entsprechende Genehmigungs-Auflagen, die die Betreiber beachten müssen. Wie gut diese bundesweit angewandt werden, ist bislang unbekannt. “, sagt Voigt. Die Migrationskorridore und Rastgebiete von Fledermäusen und Zugvögel müssen zudem von Windkraftanlagen freigehalten werden. Hocheffizient und vergleichsweise simpel sind Strategien, um das für Fledermäuse irritierende Streulicht im Himmel, den Skyglow, zu reduzieren: Beleuchtung bitte nach unten und nicht gen Himmel richten! Weitere Forschungen zur Rolle der Troposphäre als essenzieller Lebensraum sind nun notwendig, um noch besser verstehen zu können, wie die Tiere, die darin leben, am besten geschützt werden können. (Quelle: Forschungsverbund Berln e.V.)

Publikation:
Voigt CC, Currie SE, Fritze M, Roeleke M, Lindecke O (2018): Conservation strategies for bats flying at high altitudes. BioScience, biy040, https://doi.org/10.1093/biosci/biy040

Den Boden fit halten

Verlust an Humus und Biodiversität, Erosion und Verdichtung setzen dem Boden zu. Gefährdet sind damit die vielfältigen Leistungen, die er für Mensch und Umwelt erbringt. Das Nationale Forschungsprogramm „Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden“ (NFP 68) zeigt auf, was man tun kann, um die Leistungsfähigkeit der Böden langfristig zu erhalten.

Leistungsfähige Böden sind nicht nur für die Landwirtschaft von zentraler Bedeutung, sie sind auch Grundlage für sauberes Trinkwasser und tragen zum Schutz vor Hochwasser und Hangrutschungen bei. Zudem spielen sie eine wichtige Rolle als Speicher und Quelle der wichtigsten Treibhausgase, Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Mehrere Projekte des NFP 68 haben untersucht, was die Leistungsfähigkeit der Böden – die Bodenqualität – beeinträchtigt. Der Fokus lag dabei insbesondere beim Verlust organischer Bodensubstanz – dem Humus – und der Verdichtung. Andere Projekte suchten nach Strategien, die Bodenqualität durch Bewirtschaftungsmassnahmen oder durch Alternativen im Pflanzenschutz zu erhalten und zu verbessern.

Humusverlust wegen fehlendem Hofdünger

Humus spielt eine grundlegende Rolle im Boden: Er trägt zur Speicherung von Nährstoffen und Wasser bei, fördert die Strukturierung des Bodens und nährt die Bodenorganismen. In vielen landwirtschaftlich genutzten Böden ist allerdings eine tendenzielle Humusabnahme zu beobachten, was sich auf die Bodenfunktionen auswirkt und die landwirtschaftliche Produktion langfristig gefährden kann. Durch den Humusabbau entweicht zudem Kohlendioxid (CO2) aus dem grossen Kohlenstoffspeicher Boden in die Atmosphäre und trägt so zum Treibhauseffekt bei. Besonders drastisch ist der Humusverlust bei entwässerten Moorböden, aus denen die meisten CO2-Emissionen in der Schweizer Landwirtschaft resultieren. Der Klimawandel wird die Humusverluste voraussichtlich zusätzlich verstärken. Einer der Gründe für die Humus-Abnahme in Ackerböden liegt darin, dass Ackerbau und Viehwirtschaft zunehmend räumlich getrennt betrieben werden. Dadurch fehlt es auf den Feldern an organischen Düngern wie Mist, die den Verlust kompensieren. Auch der Abtransport von Ernterückständen oder das Fehlen von Wiesen in der Fruchtfolge tragen dazu bei. „Es ist deshalb wichtig, Anbaupraktiken wie Gründüngung oder Wiesen in der Fruchtfolge zu fördern, die es ermöglichen, den Humusgehalt zu erhalten und Praktiken – etwa der Abtransport von Ernterückständen – einzuschränken, die den Verlust beschleunigen“, betont Dr. Raphaël Charles, Leiter der Westschweizer Zweigstelle des Forschungsinstituts für biologischen Landbau (FiBL).

Langzeitfolgen durch Bodenverdichtung

Das Befahren von Boden mit schweren Maschinen und bei nassen Bodenverhältnissen – in der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft oder bei Bauvorhaben – kann die Bodenstruktur schwer schädigen. Der Boden ist für Wasser oder Luft nach einer derartigen Verdichtung praktisch undurchlässig. Ein eigens dafür eingerichteter Langzeitversuch in Zürich-Reckenholz zeigte, dass die Schäden bis tief in den Boden reichen und den Ertrag im ersten Jahr nach der Verdichtung um 20 bis 80 Prozent schmälerten. Bei starker Verdichtung sind diese Schäden irreversibel und selbst bei geeigneten Regenerationsmassnahmen dauert es Jahre, bis ein Boden seine gesunde Struktur wieder zurück gewinnt. Dies unterstreicht die Bedeutung von vorsorgenden Massnahmen: Insbesondere gilt es, schwere Maschinen nur bei günstigen Bedingungen zu nutzen oder den Einsatz generell zu reduzieren. Auch die Typenprüfung für schwere Landmaschinen ist in Betracht zu ziehen.

Düngestrategien optimieren

Die hohe Düngung in Teilen der Schweizer Landwirtschaft überfordert den Boden ebenfalls. Sie führt zur Nährstoffauswaschung in die Gewässer und Lachgasemissionen in die Atmosphäre. Sie fördert also Gewässerverschmutzungen und den Treibhauseffekt. Mit einer räumlich angepassten Düngung und der Einbezug von Hülsenfrüchten, Zwischenfrüchten und mehrjährigen Kleegraswiesen in die Fruchtfolge liesse sich Stickstoffdünger einsparen.

Standortgerechte, regional angepasste Landwirtschaft

Die Agrarreform der 1990er-Jahre hat die Schweizer Landwirtschaft in eine Richtung geleitet, die den natürlichen Gegebenheiten bedeutend besser angepasst ist. Die Spezialisierung der Betriebe, der Trend hin zu grösseren Betrieben, aber auch die Markterfordernisse haben die Belastung des Bodens jedoch wieder verschärft. Für die Zukunft gilt es deshalb den Weg hin zu einer standortgerechten, regional angepassten Landwirtschaft einzuschlagen, die sich an der Bodenqualität orientiert und mit möglichst wenig Hilfsstoffen und geringem Maschineneinsatz auskommt. Elemente dieser Landwirtschaft sind etwa pfluglose Bearbeitungstechniken, ständige Bodenbedeckung und der Einsatz multifunktionaler Zwischenkulturen in der Fruchtfolge. „Die wiederholte Messung des Humusgehaltes würde eine Möglichkeit bieten, die Landbewirtschaftung auf ihre Nachhaltigkeit zu überprüfen“, hält Dr. Frank Hagedorn von der Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) fest.

Bei den entwässerten Moorböden sind allerdings grundsätzliche Entscheidungen notwendig. Insbesondere weil vielerorts die bestehenden Entwässerungssysteme erneuert werden müssen und in verschiedenen Gebieten die Humuszersetzung demnächst bis zum Untergrund vorangeschritten ist. Bisher konnte keine Strategie gefunden werden, diese Böden nachhaltig zu bewirtschaften. Wenn sie weiter bewirtschaftet werden, stellen diese entwässerten Moorböden daher eine wesentliche CO2-Quelle in der Landwirtschaft dar.

Charles Raphaël, Wendling Marina, Burgos Stéphane (2018): Boden und Nahrungsmittelproduktion. Thematische Synthese TS1 des Nationalen Forschungsprogramms „Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden“ (NFP 68), Bern. ISBN: 978-3-907087-28-2

Hagedorn Frank, Krause Hans-Martin, Studer Mirjam., Schellenberger Andreas, Gattinger Andreas (2018): Boden und Umwelt. Organische Bodensubstanz, Treibhausgasemissionen und physikalische Belastung von Schweizer Böden. Thematische Synthese TS2 des Nationalen Forschungsprogramms „Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden“ (NFP 68), Bern. ISBN: 978-3-907087-30-5

Waldzustandbericht: Deutschlands Wäldern geht es schlecht

Zum Tag des Baumes 2018 am 25.04. veröffentlicht die Naturwald Akademie den alternativen Waldzustandsbericht. Dieser belegt, dass fast 90% der Waldfläche Deutschlands in einem naturschutzfachlich schlechten Zustand sind. Die letzten verbliebenen naturnahen Wälder sind kaum geschützt oder bereits vernichtet. Die Analyse der Wälder zeigt auch, dass sie für ein ökologisches Gleichgewicht zu jung sind.

Fast 90 % der Waldfläche in Deutschland ist in einem naturschutzfachlich schlechten Zustand. So lautet das alarmierende Fazit einer aktuellen Studie der Naturwald Akademie. Die AutorInnen des heute erschienenen „Alternativen Waldzustandsberichtes“ betonen, dass dieser Mangel an naturnahen Waldökosystemen zu einem starken Verlust der biologischen Vielfalt führt.

Besorgniserregende Verarmung der Waldökosysteme

Ergebnisse der Studie sind: Zahlreiche heimische Waldökosysteme drohen auszusterben. Denn auf den meisten deutschen Waldflächen wachsen nur wenige unterschiedliche Baumarten. Zudem sind es oft Baumarten, die dort natürlich nicht vorkommen würden. Besonders alarmierend ist der schlechte naturschutzfachliche Zustand bei drei für Deutschland typischen Waldtypen, die von Eichen und Buchen dominiert sind. Zu deren Schutz sind Maßnahmen dringend nötig.

Die Analyse zeigt auch, dass Deutschlands Wälder für ein ökologisches Gleichgewicht zu jung sind. Es fehlen alte Bäume. Alte Bäume mit mehr als 140 Jahren stärken das Ökosystem Wald. Sie sind existentiell für das Leben von zahlreichen Tier-, Pilz- und Pflanzenarten, die nur auf oder mit ihnen leben können. In Deutschland dürfen jedoch nur wenige Bäume alt werden. Lediglich auf 4,5 % naturnaher Waldflächen wachsen Bäume, die älter als 140 Jahre sind. Und nur 0,2 % dieser ökologisch besonders wertvollen Waldflächen mit alten Baumbestand sind dauerhaft geschützt.

Mehr Schutz von Wäldern notwendig

Durch den Mangel an naturnahen Wäldern mit alten Bäumen geht auch ein wichtiges Potenzial im Klimaschutz verloren. Denn in alten Bäumen kann mehr klimaschädliches Kohlendioxid langfristig im Holz gespeichert werden.
„Unsere Studie belegt, dass in Deutschland naturnahe Waldflächen für fast alle prägenden Waldtypen die Ausnahme sind – Bund und Länder sind deshalb gefordert. Sie müssen die besonders bedrohten und seltenen naturnahen Reste der Eichenwälder sofort unter Schutz stellen. Sonst sind diese wertvollen Wälder für Generationen verloren. Wir empfehlen außerdem einen Abholzungsstopp für über 140-jährige Bäume auf gefährdeten Waldflächen,“ sagt Dr. Torsten Welle, wissenschaftlicher Leiter der Naturwald Akademie.

Die WissenschaftlerInnen der Naturwald Akademie haben Daten der 3. Bundeswaldinventur des staatlichen Thünen-Instituts und Daten des Bundesamts für Naturschutz ausgewertet. Sie haben sechs, für das Ökosystem Wald entscheidende und anerkannte, naturschutzfachliche Kriterien analysiert und diese in einem Waldzustandsindex zusammengefasst. Mit ihm kann der naturschutzfachliche Zustand des Waldes einfacher beschrieben und kommuniziert werden.

---

Weitere Informationen:

http://www.naturwald-akademie.org

Europäer mischten sich am Ende der Eiszeit mit Einwanderern aus dem Nahen Osten

Die einzige bis heute überlebende Menschenart, der anatomisch moderne Mensch, erreichte Europa erstmals vor rund 45.000 Jahren. Hier lebte er ununterbrochen bis heute – doch das ist nur ein Teil der Geschichte. Das verraten die Gene. Eine groß angelegte genetische Studie an Überresten von 51 Menschen, die vor 45.000 bis 7.000 Jahren lebten, ergab eine Reihe von überraschenden Befunden aus der komplexen Urgeschichte der Europäer. So muss es am Ende der Eiszeit vor rund 14.500 Jahren eine Wanderungsbewegung von Menschen aus dem Nahen Osten nach Europa gegeben haben, auf die bis vor kurzem jeglicher Hinweis fehlte. An der Studie war ein großes Forscherteam beteiligt, darunter eine Arbeitsgruppe von der Universität Tübingen unter der Leitung von Professor Johannes Krause, der auch Direktor am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena ist. Unter den untersuchten frühen Europäern waren sieben Individuen, deren Überreste aus Höhlen der Schwäbischen Alb stammen. Die Studienergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

„Das Klima hat immer wieder Einfluss auf das Überleben und die Wanderungsbewegungen der modernen Menschen genommen“, sagt Johannes Krause. In Europa lebten sie sogar während des letzten Kaltzeitmaximums vor 25.000 bis 19.000 Jahren, als große Teile des Kontinents von Eis bedeckt waren. Doch die Forscher wussten aus früheren Untersuchungen, dass das Überleben teilweise nur in einzelnen Refugien möglich war. Solche Zurückdrängung und Wiederausbreitung spiegelt sich in den Genen. Um mehr zu erfahren, analysierte das Forscherteam in der neuen Studie das gesamte Erbgut der 51 prähistorischen Menschen. „Solche umfassenden genomweiten Daten lagen bisher nur für einige wenige Menschen aus der Zeit von der ersten Besiedlung Europas bis zum Einsetzen der Landwirtschaft vor rund 8.500 Jahren vor“, erklärt Johannes Krause. Denn die Analyse alter DNA ist in mehrerer Hinsicht eine große Herausforderung. Zum einen ist das Erbgut aus Jahrtausende alten menschlichen Überresten stark zerfallen und muss aufwendig rekonstruiert werden, zum anderen ist es mit der DNA von Mikroorganismen und möglicherweise von heute lebenden Menschen verunreinigt. Nur mithilfe der in den letzten Jahren stark verbesserten Verfahren und bei sorgfältiger Zuordnung der Erbinformationen erhalten die Forscher belastbare Ergebnisse.

„Besonders überraschend war ein Befund, der die Urgeschichte revolutioniert: In der Warmzeit vor 14.500 Jahren erscheint eine neue genetische Komponente in Europa, deren Spur in den Nahen Osten führt“, sagt Cosimo Posth, der die schwäbischen Knochen im Rahmen seiner Doktorarbeit im Labor in Tübingen aufarbeitete. Die genetischen Neuerungen bei den Europäern hatten zuvor andere Wissenschaftler mit Bevölkerungsumwälzungen in Europa selbst erklärt. „Doch nun ist klar, dass Menschen aus dem Nahen Osten nach Europa eingewandert sind und so bei der Vermischung ein neuer Genpool entstand.“

Weiterhin ergaben die Analysen, dass die frühesten modernen Menschen in Europa nicht substanziell zur Genausstattung heutiger Europäer beitrugen. Wie bereits eine frühere Studie anhand der Mitochondrien-DNA gezeigt hatte, stammen alle Individuen, die zwischen 37.000 und 14.000 Jahren alt sind, von einer einzelnen Gründerpopulation ab, die auch die Vorfahren heutiger Europäer bilden. „Wir sehen aber auch eine Kontinuität zwischen den ersten modernen Menschen Europas, die vor 40.000 bis 32.000 Jahren die wunderbare Kunst der Schwäbischen Alb geschaffen haben, und den Bewohnern West- und Zentraleuropas nach der Eiszeit, vor 18.000 bis 14.500 Jahren“, erklärt Krause. Zwischendurch habe sich eine Population hineingemischt, bekannt als Mammutjäger Osteuropas, die aber durch die Eiszeit vor 23.000 bis 19.000 Jahren zurückgedrängt worden sei. Das komplexe Bild der Genetik europäischer Menschen wollen die Forscher im nächsten Schritt mit ähnlichen Genomanalysen von urgeschichtlichen Menschen aus Südosteuropa und dem Nahen Osten weiter vervollständigen. Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen

Publikation:
Qiaomei Fu, Cosimo Posth, Mateja Hajdinjak, Martin Petr, Swapan Mallick, Daniel Fernandes, Anja Furtwängler, Wolfgang Haak, Matthias Meyer, Alissa Mittnik, Birgit Nickel, Alexander Peltzer, Nadin Rohland, Viviane Slon, Sahra Talamo, Iosif Lazaridis, Mark Lipson, Iain Mathieson, Stephan Schif-fels, Pontus Skoglund, Anatoly P. Derevianko, Nikolai Drozdov, Vyacheslav Slavinsky, Alexander Tsybankov, Renata Grifoni Cremonesi, Francesco Mallegni, Bernard Gély, Eligio Vacca, Manuel R. González Morales, Lawrence G. Straus, Christine Neugebauer-Maresch, Maria Teschler-Nicola, Silviu Constantin, Oana Teodora Moldovan, Stefano Benazzi, Marco Peresani, Donato Coppola, Martina Lari, Stefano Ricci, Annamaria Ronchitelli, Frédérique Valentin, Corinne Thevenet, Kurt Wehrberger, Dan Grigorescu, Hélène Rougier, Isabelle Crevecoeur, Damien Flas, Patrick Semal, Marcello A. Mannino, Christophe Cupillard, Hervé Bocherens, Nicholas J. Conard, Katerina Harvati, Vyacheslav Moiseyev, Dorothée G. Drucker, Jiří Svoboda, Michael P. Richards, David Caramelli, Ron Pinhasi, Janet Kelso, Nick Patterson, Johannes Krause, Svante Pääbo and David Reich: The genetic history of Ice Age Europe. Nature, DOI 10.1038/nature17993, Online-Veröffentlichung am 2. Mai 2016.