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17.05.2008 - BIOLOGIE

Chaos regiert Nahrungsketten

(kso/fvb) Die traditionelle Idee des Gleichgewichts in der Natur wird durch eine Studie, die Anfang des Jahres in Nature erschienen war, in Frage gestellt. Basierend auf einem über mehrere Jahre laufenden Laborexperiment zeigten holländische Wissenschaftler, dass Arten in einem marinen Nahrungsnetz selbst unter konstanten Bedingungen chaotischen Schwankungen unterworfen sind. Dies macht eine langfristige Vorhersage der Artenhäufigkeit unmöglich. Zu den Autoren der Arbeit gehört auch Dr. Klaus D. Jöhnk, seit kurzem beim Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB). Er sagt: „Diese Arbeit ist ein Durchbruch beim Nachweis chaotischen Verhaltens in Nahrungsnetzen.“

Bisher nahm die Fachwelt an, dass nur äußere Einflüsse wie Klimawandel oder andere Störungen des natürlichen Gleichgewichts zur Fluktuation führen würden. Diese Perspektive wurde nun durch Forschungsergebnisse von Elisa Benincà und Jef Huisman von der Universität von Amsterdam, Niederlande, in Zusammenarbeit mit Kollegen aus anderen Forschungseinrichtungen in den Niederlanden, Deutschland und den Vereinigten Staaten radikal verändert.

Kern der Untersuchungen war ein Langzeitexperiment des Rostocker Biologen Reinhard Heerkloss. Er hielt eine aus Ostseewasser isolierte Planktongemeinschaft über acht Jahre unter konstanten Licht- und Temperaturbedingungen und maß zweimal in der Woche die Entwicklung der verschiedenen Planktonarten. Überraschenderweise näherten sich die Abundanzen (Häufigkeiten der Organismen) der Planktonarten keinem Gleichgewichtszustand, sondern fluktuierten ungewöhnlich stark. Eine statistische Analyse der Zeitreihen zeigte, dass diese Fluktuationen nicht etwa stochastischer Natur waren, sondern durch das dynamische Verhalten des Nahrungsnetzes selbst erzeugt wurden.

Mit fortgeschrittenen Techniken der nichtlinearen Zeitreihenanalyse konnten die Wissenschaftler zeigen, dass es sich um deterministisch chaotisches Verhalten handelte. „Wir wissen nun, dass Planktonabundanz in komplexen Nahrungsnetzen langfristig nicht vorhersehbar ist. Bestenfalls kann man eine Schwankungsbreite angeben“, sagt Elisa Benincà. Theoretische Studien hatten bereits aufgezeigt, dass chaotisches Verhalten in Nahrungsnetzen möglich ist. Ein experimenteller Nachweis solchen Verhaltens konnte aber auf Grund unzureichender Langzeitdaten bis jetzt nicht durchgeführt werden.

Mehr im Internet:
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Reinhard Heerkloss, Universität Rostock
Ökotext der Uni Rostock

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