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Universität Basel

08. April 2015

Stickstoffeintrag aus der Luft verringert Schweizer Pflanzenvielfalt

Zwei Drittel der Stickstoffeinträge in der Schweiz stammen aus der Landwirtschaft sowie ein Drittel  aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.
Zwei Drittel der Stickstoffeinträge in der Schweiz stammen aus der Landwirtschaft sowie ein Drittel aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.

Hohe Stickstoffemissionen durch den Menschen führen zu sinkender Pflanzenvielfalt. Zu diesem Schluss kommen Forscher der Universität Basel, die Flächen in der ganzen Schweiz untersucht haben. Sie konnten zeigen, wie stark sich die Pflanzenvielfalt in Landschaften mit erhöhten Stickstoffeinträgen verringert hat. Die Zeitschrift «Royal Society Open Science» hat die Studie veröffentlicht.

Stickstoff ist für Pflanzen ein unentbehrlicher Nährstoff, der ursprünglich nur begrenzt vorhanden ist. Viele artenreiche Ökosysteme sind an eine geringe Verfügbarkeit von Stickstoff angepasst. Steigt die Verfügbarkeit von Stickstoff, nehmen oft einige wenige, besonders durchsetzungsfähige Pflanzenarten zu und verdrängen andere Arten – die Pflanzenvielfalt nimmt ab.

Die Forscher verglichen sechs verschiedene Messgrössen der Pflanzenvielfalt auf 381 zufällig ausgewählten Flächen in der Schweiz, die jeweils ein Quadratkilometer gross sind und auf 260 bis 3200 Meter Höhe liegen. Bei allen sechs Messgrössen zeigte sich ein negativer Zusammenhang mit dem Stickstoffeintrag aus der Luft. «Negative Auswirkungen von Stickstoffeinträgen auf die Pflanzenvielfalt kannte man bisher vor allem aus Studien, die kleine und für den Naturschutz besonders interessante Flächen untersucht haben», sagt Erstautor Tobias Roth. «Wir wollten wissen, ob solche Auswirkungen auch feststellbar sind, wenn wir ganze Landschaften und verschiedene Höhenlagen untersuchen.»

Der schwächste Zusammenhang zeigte sich bei der traditionell gemessenen Artenvielfalt, also bei der Anzahl Pflanzenarten pro Fläche. Die stärksten Auswirkungen fanden die Biologen bei der sogenannten phylogenetischen Pflanzenvielfalt, bei der die DNA-Sequenzen verglichen werden: Hohe Stickstoffeinträge führen dazu, dass die Pflanzenarten im Durchschnitt stärker miteinander verwandt sind.

Der Rückgang an phylogenetischer Pflanzenvielfalt, der durch die heutigen Stickstoffeinträge des Menschen verursacht wird, beträgt 19 Prozent. Als Vergleichswert diente die Schätzung eines historischen Stickstoffeintrags, als es noch keine menschlichen Stickstoffemissionen gab. Die traditionell gemessene Artenvielfalt nahm gegenüber dem historischen Vergleichswert um 5 Prozent ab. Die Forscher verglichen die Daten ausserdem mit Stickstoffeinträgen von 1880, aus der Zeit der Industrialisierung in Europa. Der Rückgang an phylogenetischer Pflanzenvielfalt beträgt in diesem Fall 11 Prozent.

Grosse Vielfalt wichtig für funktionierendes Ökosystem

Phylogenetische Pflanzenvielfalt hängt direkt mit dem Funktionieren eines Ökosystems zusammen. Da die Studie negative Auswirkungen auf die phylogenetische Pflanzenvielfalt ganzer Landschaften feststellt, folgern die Forscher, dass hohe Stickstoffeinträge letztlich das Funktionieren von Ökosystemen gefährden könnten. «Eine grosse Biodiversität bei Pflanzen ist für uns Menschen aus vielen Gründen wichtig», sagt Valentin Amrhein, Co-Leiter der Studie. «In den Bergregionen können zum Beispiel verschiedene Pflanzenarten mit unterschiedlichen Wurzeltiefen den Boden besser stabilisieren und so Erosion verhindern».

Die 381 Flächen wurden im Rahmen des Programms «Biodiversitäts-Monitoring Schweiz» untersucht, das im Auftrag des Bundesamts für Umwelt durchgeführt wird. Nach Angaben der Eidgenössischen Kommission für Lufthygiene stammen in der Schweiz zwei Drittel der Stickstoffeinträge aus Emissionen, die in der Landwirtschaft in Form von Ammoniak beim Umgang mit Hofdünger aus der Tierproduktion und beim Einsatz von Mineraldünger entstehen; ein Drittel stammt von Stickoxiden aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.

Originalbeitrag

Tobias Roth, Lukas Kohli, Beat Rihm, Valentin Amrhein and Beat Achermann
Nitrogen deposition and multi-dimensional plant diversity at the landscape scale
Royal Society Open Science | doi: 10.1098/rsos.150017


Weitere Auskünfte

  • PD Dr. Valentin Amrhein, Universität Basel, Departement Umweltwissenschaften, Fachbereich Zoologie, Tel. +41 79 848 99 33, E-Mail: v.amrhein@unibas.ch
  • Dr. Tobias Roth, Hintermann & Weber AG, 4153 Reinach, Tel. +41 61 717 88 62, E-Mail: roth@hintermannweber.ch
  • Beat Achermann, Bundesamt für Umwelt BAFU, Abteilung Luftreinhaltung und Chemikalien, 3003 Bern, Tel. +41 58 462 99 78, E-Mail: beat.achermann@bafu.admin.ch
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