Biodiversität: Von den Genen über das Biotop zum globalen Hotspot

 

Biodiversität - eine Begriffserläuterung


Flamingo vor Mangrovenwald, Bonaire, Karibik, 2006


Der Begriff "Biodiversität" wurde 1980 geprägt (Lovejoy). Im Rahmen der UN-Konferenz über Umwelt und Entwicklung 1992 in Rio de Janeiro ("Erdgipfel") entstand ein Übereinkommen über die biologische Vielfalt (Convention on Biological Diversity [CBD], deutsch Biodiversitäts-Konvention), das von über 190 Staaten unterzeichnet wurde.
Die dort formulierte Definition lautet:
"Biologische Vielfalt bedeutet die Variabilität unter lebenden Organismen jeglicher Herkunft, darunter unter anderem Land-, Meeres- und sonstige aquatische Ökosysteme und die ökologischen Komplexe, zu denen sie gehören: dies umfasst die Vielfalt innerhalb der Arten und zwischen den Arten und die Vielfalt der Ökosysteme."
(CBD, (1))

Es sind somit verschiedene Stufen zu betrachten:

1. Vielfalt auf der genetischen Ebene innerhalb eines Lebewesens
Individuen mit zwei Chromosomensätzen (Diploidie) können in jedem Gen zwei gleiche (homozygot) oder unterschiedliche (heterozygot) Allele besitzen. Ein Beispiel beim Menschen sind die Allele für braune und blaue Augen (von denen das erstere dominant wirkt).

2. Genetische Vielfalt innerhalb einer Population
Populationen mit einem großen sogenannten "Genpool" haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. So gibt es z. B. Bemühungen, die genetische Vielfalt der kommerziell verwendeten Honigbiene (Rassen von Apis mellifera) durch Einkreuzen zu erhöhen, um sie resistenter zu machen (s. auch Bienenleben und Bienensterben).

3. Genetische Vielfalt zwischen Populationen / Rassen

Im pflanzlichen Bereich wird eine geringe oder nicht vorhandene Vielfalt mit dem Begriff "Monokultur" bezeichnet.
Für die erhöhte Krankheitsanfälligkeit von Monokulturen gibt es zahlreiche Beispiele. Bekannt ist z. B. die Kartoffelfäule (Phytophthora infestans), die, 1842 aus Nordamerika nach Europa eingeschleppt, in den Folgejahren in Irland eine Hungersnot mit über einer Million Todesopfern (12 % der Bevölkerung) verursachte. Es waren nur zwei Sorten angebaut.
Ein zweites Beispiel ist die Reblaus (Viteua vitifoliae), die schadensarm in Nordamerika auf wilden Rebsorten heimisch war und ebenfalls, in den 1860er Jahren, nach Europa importiert wurde. Innerhalb von ca. 20 Jahren zerstörte sie epidemieartig u.a. den französischen Weinbau. Erst die Umstellung auf Propfunterlagen wilder, weniger anfälliger Weinstöcke drängte das Problem zurück.
Als drittes Beispiel sei der Reisanbau in Indien/Indonesien genannt. Anfang des 20. Jhts. wurden in Indien 30 000 Reissorten angepflanzt, heute kaum 30.
In den 70er Jahren vernichtete ein aggressives Virus die Reisernten. Als Folge wurden 6273 Reissorten auf ihre Resistenz gegen das Virus getestet, wovon eine einzige resistenzerzeugende Gene besaß. Diese Sorte wurde dann weiter gezüchtet (2).
 



4. Artenvielfalt
Die Zahl der Arten (Spezies) in einem Habitat, einem Land oder auf der Erde ist der bekannteste Aspekt der Biodiversität. Global sind heute etwa 1,8 Mio. Spezies bekannt, insgesamt wird deren Anzahl auf grob 10 Mio. Spezies geschätzt.

   
  "Biodiversität während des Phanerozoikums"
x-Achse: Erdzeitalter Kambrium, Ordovizium, Silur, Devon, Carbon, Perm, Trias, Jura, Kreide, Paläogen, Neogen (+Quartär), in Mio. Jahren
y-Achse: Gattungen (Genera) in Tausend
Gelbe (blaue) Pfeile: Große (kleinere) Massenaussterbe-Ereignisse
Quelle: Wikipedia, A. Mestre 2008, dort aus: R.Rohde etal., "Cycles in fossil diversity", Nature 434: 208-210 (2005)

 

Seit der Entstehung des Lebens sind stets Arten entstanden und wieder vergangen; von den jemals existierenden Arten sind heute ca. 98 % ausgestorben.
Die Graphik rechts zeigt die Entwicklung der Gattungen ([Genera], d. h. die den Arten [Spezies] übergeordnete Klassifizierungseinheit [Taxon]), im sogenannten Phanerozoikum, das ist die Zeitspanne seit dem ersten Nachweis von Fossilien vor ca. 550 Mio. Jahren.
In gewisser Weise bemerkenswert ist der Anstieg ab etwa 100 Mio. Jahren. Er wird unter anderem der - teilweise wechselseitig katalysierten - Vielfalt der Insekten und der Blütenpflanzen zugeschrieben.
   
Wie hoch ist der Artenverlust heute in Relation zur "natürlichen" Aussterberate?
Grobe Abschätzungen der fossilen Daten gehen davon aus, dass eine Art in der Vergangenheit im Durchschnitt 10 Mio. Jahre überlebt hat. Bei 10 Mio. Arten heute würde durchschnittlich  also eine Art pro Jahr aussterben. Mathematisch formuliert entspricht dies einer "natürlichen" Aussterberate von 0,1 Arten pro [Jahrtausend x 1000 Arten].
Anderseits sind aus den am gründlichsten untersuchten Gruppen der Säugetiere / Vögel / Amphibien in den letzten hundert Jahren  etwa 200 Arten nachweislich oder höchstwahrscheinlich ausgestorben (i.e. zwei Arten pro Jahr).
Die Gesamtzahl dieser Gruppen beträgt 20 000 Spezies. Die Aussterberate der jüngeren Vergangenheit betrug also 2 Arten pro [Jahr x 20 000 Arten] oder 100 Arten pro [Jahrtausend x 1000 Arten]. Unterstellt man vergleichbare Verhältnisse für alle anderen Spezies, wäre die globale Aussterberate heute 1000-fach höher als der Grundwert.

(Daten qualitativ übernommen aus (2))
Schätzungen, die Verzögerungseffekte berücksichtigen (eine irreversibel schrumpfende Population kann noch viele Generationen vorhanden sein, bevor sie tatsächlich ausstirbt), sowie die heutigen Trends der sich weiter verschlechternden Randbedingungen (Habitatzerstörung und -Zerstückelung, Verschmutzung durch Eintrag von Chemikalien, invasive Spezies, Klimawandel) berücksichtigen, kommen zu nochmals zehn- bis hundertfach höheren Werten.
(Millenium Ecosystem Assessment (3))
Bei einem so abgeschätzten Verlust von z. B. 30 000 Arten pro Jahr (100 pro Tag) wäre die Artenzahl innerhalb von 150 Jahren halbiert.
Die Zahlen sind mit großen Unsicherheiten behaftet.

5. Biotop-Vielfalt
Unterschiedliche Habitate bieten unterschiedlichen Spezies Lebensräume. So wird großräumig unterschieden zwischen Klimazonen (z. B. Boreale Zone, gemäßigte Zone, Tropen), sodann zwischen
- Höhenlagen: Die Alpen beispielsweise sind artenreicher als das davorliegende Flachland
- Boden (z.B. Lehm, Ton, Sand, Fels)
- Relief (z. B. Land, Moor, Ufer, Fluss, Süßwassersee, Meer)
- verfügbares Niederschlagswasser (z. B. Kontinentalklima, Meeresklima, Wüste)
- Bewuchs (z. B. Wald, Savanne, Grünland)

Im allgemeinen gilt, dass Kulturlandschaften zur Reduzierung der Biotopvielfalt führen (Rodung von Urwald für Landwirtschaft, durchgehende Monokultur-Ackerbauflächen in "ausgeräumten" Landschaften). Es gibt jedoch Ausnahmen, so gehören in Mitteleuropa halbnatürliche, durch menschliche Aktivitäten geschaffene Trockenwiesen zu den vielfältigsten Pflanzengesellschaften (4).

 
                                 Karte der 34 globalen Biodiversitäts-Hotspots
                               Quelle: Conservation International, Stand ca. 2005, abgerufen 17.1.13

Sogenannte Biodiversitäts-Hotspots weisen die höchste Artenvielfalt und gleichzeitig deren Bedrohung auf, ausgewählt nach der Regel, dass dort mindestens 1500 endemische (nur dort vorhandene) Pflanzen vorkommen müssen, und gleichzeitig deren natürlicher Lebensraum bereits durch menschliche Aktivitäten um mindestens 70 % reduziert wurde (2)
Das Konzept wurde vom britischen Biologen N. Myers et al. in den 80er Jahren entwickelt und später verfeinert. Heute (Stand 2005) sind 34 Hotspots definiert, die auf 2,3 % der Erdoberfläche ca. 50 % aller bekannten Pflanzenarten und ca. 42 % aller Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetiere beherbergen, die ausschließlich dort vorkommen (2).
Die Bedeutung der Tropen inkusive ihrer Inselregionen sowie der Gebirge ist zu erkennen.



Quellen:
(1) Convention on Biological Diversity (CBD), Artikel 2, (1992); deutsche Übersetzung aus (2)
(2) B. Baur, "Biodiversität" (Bern: Haupt Verlag, 2010)
(3) Millennium Ecosystem Assessment, dort: Synthesisreports / Biodiversity, "Ecosystems and Human Well-being: Biodiversity Synthesis", Seite 4 (Washington DC: World Ressources Institute, 2005)
(4) S. Eggenberg et al., "Kartierung und Bewertung der Trockenwiesen und -weiden von nationaler Bedeutung", Schriftenreihe Umwelt 325 (Bern: BUWAL, 2001) 



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