John Farndon - Big Ideas. Das Ökologie-Buch

Robert Paine

Der in Cambridge (Massachusetts, USA) geborene Robert Paine studierte in Harvard. Nach seiner Zeit in der Armee, die er als Bataillonsgärtner verbrachte, konzentrierte er seine Forschungen auf marine Wirbellose. Seine Studien der Beziehung zwischen Seesternen und Muscheln an der US-Pazifikküste führten ihn zum Konzept der Schlüsselart, die überproportionalen Einfluss auf das Ökosystem hat.

Paine war die meiste Zeit seines Arbeitslebens an der Universität von Washington in Seattle tätig, wo er manipulative Freilandexperimente populär machte – die »Tritt-es-und-guck«-Ökologie. Er erhielt im Jahr 2013 von der Nationalen Wissenschaftsakademie den International Cosmos Award. 2016 starb er.

Hauptwerke

1966 Food Web Complexity and Species Diversity , in: American Naturalist

1969 A Note on Trophic Complexity and Community Stability , in: American Naturalist

1994 Marine Rocky Shores and Community Ecology: An Experimentalist’s Perspective

Die Rückkehr des Bibers nach Großbritannien

Biber wurden in Großbritannien vor 400 Jahren ausgerottet, heute ist der Nutzen dieser Schlüsselart besser bekannt. Sie sind natürliche Baumeister, die Dämme und Kanäle bauen. Ihre Anwesenheit erhöht die Artenvielfalt.

2009 wurden elf Biber im Knapdale Forest (Schottland) freigelassen, 2011 setzte der Devon Wildlife Trust ein Paar in einem umzäunten Gebiet aus. Bei beiden Projekten wurde genau beobachtet, was daraufhin in der Umwelt geschah. Im Knapdale Forest veränderten die Biberdämme den Wasserstand eines Sees. In Devon bauten die Biber mehrere Dämme im Oberlauf des Flusses Tamar, wodurch 13 neue Weiher entstanden, was die Umgebung feuchter machte.

Die neuen Feuchtgebiete in Devon führten dazu, dass nun mehr Bryophytenarten (Moose und Lebermoose) vorkommen, die Zahl der Arten aquatischer Wirbelloser ist von 14 auf 41 gestiegen. Die Zunahme an Fluginsekten hat die Vielfalt der Fledermäuse verbessert; zwei seltene Arten sind in das Gebiet eingewandert. Weitere Auswilderungsprogramme sind in Großbritannien geplant.

IM KONTEXT

SCHLÜSSELFIGUREN

Ronald Pulliam(*1945),

Graham Pyke(*1948),

Eric Charnov(*1947)

FRÜHER

1966John Merritt Emlen, Robert MacArthur und Eric Pianka umreißen das Konzept des optimalen Nahrungserwerbs in zwei Artikeln im Magazin American Naturalist .

SPÄTER

1984Der argentinischbritische Zoologe Alejandro Kacelnik erforscht die Nahrungssuche von Staren, um das Grenzertragstheorem zu bestätigen.

1986Der belgische Ökologe Patrick Meire erforscht die Beutewahl bei Austernfischern.

1989Die Schweizer Umweltforscher Thomas Wolf und Paul Schmid-Hempel untersuchen, wie das Gewicht des von Bienen getragenen Nektars ihre Nahrungssuche beeinflusst.

Jede Pflanzen- und Tierart braucht Ressourcen, um zu überleben. Pflanzen nehmen Nährstoffe und Wasser aus dem Boden und das Sonnenlicht liefert Energie für die Fotosynthese. Tiere müssen meist härter arbeiten – sie müssen sich bewegen und das erfordert weitere Ressourcen. Die Theorie des optimalen Nahrungserwerbs (auch optimale Nahrungsnutzung oder Optimal Foraging genannt) geht davon aus, dass Tiere Ressourcen möglichst effizient erwerben und unnötigen Energieaufwand vermeiden. Nach Nahrung zu suchen und sie aufzunehmen erfordert Zeit und Energie. Für die größte evolutionäre Fitness muss das Tier den maximalen Nutzen mit minimalem Aufwand erzielen. Mit der Theorie des optimalen Nahrungserwerbs lässt sich die beste Strategie vorhersagen.

»Das Ernährungsspektrum dürfte breiter sein, wenn Nahrung knapp ist, und schmaler, wenn Überfluss herrscht. «

Eric Pianka On Optimal Use of a Patchy Environment , in: American Naturalist , 1966

Die erste Theorie des Nahrungserwerbs entstand erst Mitte der 1960er-Jahre, als die US-Amerikaner Robert MacArthur und Eric Pianka erforschten, warum sich Tiere, wenn ein breites Nahrungsangebot verfügbar ist, dennoch auf wenige bevorzugte Beutetypen beschränken. Demnach sollte die natürliche Selektion Tiere bevorzugen, deren Verhalten die Nettoenergieaufnahme relativ zum Zeitaufwand maximiert. Dieser Zeitaufwand umfasst die Suche bzw. Jagd sowie das Töten und Fressen der Beute (»Handhabungszeit«).

Diese Idee haben die US-Ökologen Ronald Pulliam und Eric Charnov sowie der Australier Graham Pyke weiterentwickelt. Demnach scheint die Theorie des optimalen Nahrungserwerbs am besten auf bewegliche Tiere zuzutreffen, die unbewegte Nahrung suchen; manche meinen, dass sie bei beweglicher Beute weniger relevant ist.

»Das erwartete Verhalten von Tieren in Bezug auf die verfügbaren Ressourcen kann genutzt werden, um die biotische Struktur von Gemeinschaften vorherzusagen. «

Ronald Pulliam The Principle of Optimal Behaviour and the Theory of Communities , in: Perspectives in Ethology , 1976

Tiere müssen auswählen, welche Sorte Nahrung sie bevorzugen, was oft schwierig ist. So studierten die US-Amerikaner Howard Richardson und Nicolaas Verbeek Sundkrähen, die Muscheln in der Gezeitenzone in British Columbia fressen. Die Krähen mussten einigen Aufwand betreiben, um die Muscheln auszugraben und die Schalen zu öffnen. Kleine Muscheln wurden oft nicht geknackt. Daraus schlossen die Ökologen, dass die Krähe die Handhabungszeit gegen die Nahrungsmenge abwägen muss. Der Aufwand dafür, eine kleine Muschel zu knacken, wird besser eingesetzt, um eine größere auszugraben. Eine ähnliche Studie stellte fest, dass Austernfischer die größten Muscheln ignorieren – deren dicke Schalen voller Seepocken waren schwer zu öffnen. Die Vögel hatten mehr von dünnschaligen Muscheln, obwohl diese kleiner waren.

Tiere müssen auch entscheiden, wann und wo sie fressen. Je länger etwa ein Star in einem Stück Grasland bleibt, desto schwieriger wird es, Beute zu finden. Er muss also entscheiden, wann er den Ort wechselt – ein Beispiel für das Grenzertragstheorem. Tiere müssen noch weitere Faktoren in Betracht ziehen, etwa die Menge an Prädatoren, die Zahl der Konkurrenten um die gleiche Nahrung sowie die Folgen menschlicher Aktivitäten.

Austernfischernutzen, anders als ihr Name vermuten lässt, vor allem Mies- und Herzmuscheln als Nahrungsquelle. Ohne sie müssen die Vögel weiter im Binnenland nach Nahrung suchen.