Komplexe Nahrungsnetze stärken Ökosystem-Funktionen

Gesunde Ökosysteme brauchen nicht nur viele Arten. Entscheidend sind die komplexen Beziehungen zwischen ihnen. Das zeigt eine internationale Studie unter Leitung der University of Waikato und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv). Die Studie präsentiert so umfassend wie keine zuvor, welchen Einfluss Biodiversität auf ganze Nahrungsnetze hat. Frühere Untersuchungen betrachteten meist nur einzelne Organismengruppen.

Die in Nature veröffentlichte Studie zeigt: Je höher die Artenvielfalt eines Ökosystems ist, desto besser erfüllt es wichtige Funktionen. Besonders entscheidend ist dabei die Vielfalt der Räuber. Sie trägt dazu bei, natürliche Prozesse wie Schädlingskontrolle, Klimaregulation sowie die Stabilität von Ökosystemen aufrechtzuerhalten.

Nahrungsnetze stabilisieren Ökoystem-Funktionen

«Ökosysteme funktionieren durch die Beziehungen zwischen Arten», sagt Erstautor Dr. Andrew Barnes von der University of Waikato. Entscheidend sei, wie Energie durch das Nahrungsnetz fliesst und welche Rolle Räuber dabei spielen, das ökologische Gleichgewicht zu erhalten.

Die Studie zeigt, dass besonders die vertikale Struktur dieser Nahrungsnetze – also die Anzahl und Ausprägung trophischer Ebenen – eine zentrale Rolle spielt. Ökosysteme mit mehr vertikaler Diversität weisen stärkere und effizientere Energieflüsse auf und können Störungen besser abpuffern.

Ein zentrales Ergebnis der Analyse ist die Bedeutung von Räubern für die Stabilität von Ökosystemen. Sie wirken nicht nur regulierend auf Beutepopulationen, sondern strukturieren ganze Nahrungsnetze. In artenreicheren Systemen nehmen die Anzahl und Vielfalt der Räuber-Beute-Interaktionen deutlich zu – teilweise um bis zu 70-mal höher als in Ökosystemen mit geringerer Artenvielfalt. Diese erhöhte Interaktionsdichte führt dazu, dass Energie über mehrere alternative Pfade durch das System fliessen kann, was die Stabilität erhöht.

«Verschwinden Räuber – etwa durch Lebensraumverlust, Umweltverschmutzung oder den Klimawandel –, hat das Folgen für das gesamte Nahrungsnetz», erklärt Barnes. Solche Veränderungen können sich durch alle trophischen Ebenen fortpflanzen und zentrale Ökosystemfunktionen beeinträchtigen.

Globale Analyse vieler Ökosysteme

Für die Studie analysierte das internationale Forschungsteam mehr als 300 empirisch erfasste Nahrungsnetze aus unterschiedlichsten Ökosystemen, darunter Meeresräume, Seen, Fliessgewässer und Böden. Beteiligt waren Forschende aus über 20 Institutionen weltweit.

Die Ergebnisse zeigen ein konsistentes Muster über alle untersuchten Systeme hinweg: Mit steigender Biodiversität nimmt nicht nur die Anzahl der Arten zu, sondern auch die Komplexität und Dichte der ökologischen Interaktionen. Diese Struktur ist entscheidend dafür, wie effizient Energie durch das System fliesst.

Besonders wichtig ist dabei die sogenannte «trophische Komplementarität»: Arten innerhalb derselben trophischen Ebene nutzen unterschiedliche Ressourcen oder Beutetiere. Dadurch werden ökologische Nischen besser ausgenutzt und Energieverluste reduziert.

Komplexität entscheidend

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Biodiversität ihre Wirkung vor allem über die Struktur von Nahrungsnetzen entfaltet. Es ist nicht allein die Anzahl der Arten, sondern die Art ihrer Verknüpfung, die über die Leistungsfähigkeit eines Ökosystems entscheidet.

«Arten existieren nicht isoliert voneinander – Ökosysteme funktionieren als Netzwerke vielfältiger Wechselwirkungen», sagt Senior-Autor Dr. Benoit Gauzens von iDiv und der Friedrich-Schiller-Universität Jena. «Wenn wir die Folgen des Biodiversitätswandels verstehen und vorhersagen wollen, dürfen wir uns nicht darauf beschränken, Arten vor dem Aussterben zu bewahren. Wir müssen auch die ökologischen Beziehungen schützen, die Ökosysteme produktiv und widerstandsfähig machen.»

Die Ergebnisse unterstreichen damit einen wichtigen Perspektivwechsel in der Ökologie: Nicht nur Artenvielfalt, sondern vor allem Netzwerkkomplexität und vertikale Diversität sind entscheidend für die Stabilität und Funktionsfähigkeit von Ökosystemen.