Biodiversität macht Schule! – wissenschaftliche Hintergründe

Autoren:
Publikation:	12.12.2012
Lernstufe:	3
Übersicht:	Wissenschaftliche Grundlagen rund um das Thema Biodiversität – für den Unterricht in der Grundschule und in Klasse 5/6
Herkunft:	La main à la pâte, Paris
Bewertung:	5 (1 Bewertung)

1. Der Begriff der Biodiversität

Die Bezeichnung "Biodiversität" wird gewöhnlich dem berühmten amerikani­schen Biologen Edward O. Wilson [1] zugeschrieben. Der Bericht vom ersten amerikanischen Forum zur biologischen Vielfalt (1986) trug allerdings den Titel "Biodi­versity", während der von Wilson favorisierte Titel "Biological Diversity" lautete. Wilson veröffentlichte die Beiträge zur Konferenz in einem Sammel­band [2], der großen Anklang fand und zur Verbreitung des Neologismus bei­trug. Im deutsch­sprachigen Raum fand das Wort "Biodiversität" nach dem Erd­gipfel in Rio 1992 eine schnelle Verbreitung. Der Artikel 2 der Biodiversitäts­konvention (ausgehandelt auf dem Erdgipfel von Rio, auch als "Übereinkom­men über die biologische Vielfalt" bekannt) definiert Biodiversität wie folgt [3]:

1.1 Die Biosphäre: eine beachtliche Diversität

Der Begriff umfasst die unendliche Vielfalt des Lebens in Raum und Zeit: die Vielfalt der "Biosphäre". Die Erkenntnis dieser Vielfalt ist nicht neu. Schon Aristoteles schrieb um 343 vor unserer Zeit eine "Geschichte der Tiere". Es war einer der ersten Versuche, die Lebewesen zu beschreiben und zu klassifizieren, wobei er allerdings die Pflanzen stiefmütterlich behandelte und sie nur ganz pauschal beschrieb. Zu Beginn unserer Zeitrechnung ließ sich Plinius der Ältere bei der Niederschrift der 37 Bände seiner "Naturgeschichte" weitgehend vom Werk Aristoteles' inspirieren. Er hatte den Ehrgeiz, die ganze bekannte Welt, nicht nur die Lebewesen, zu beschreiben. Gegen Ende des 17. Jahrhunderts zählte der englische Naturforscher John Ray in seiner Historia plantarum 6000 Pflanzenarten und schätzte die Zahl der Insekten auf 10 000 bis 20 000.

1.2 Nur eine geringe Zahl der lebenden Arten ist bisher identifiziert

Heute sind etwa 2,16 Millionen verschiedene Arten identifiziert und benannt, davon über eine Million Insektenarten (Stand: 2022) [4]. Wissenschaftler ver­muten, dass die tatsächliche Anzahl der lebenden Arten bei 8,7 Millionen liegt [5], es also vier Mal mehr Arten gibt als bisher bekannt. Des Weiteren ist die An­zahl aller, zu irgendeinem Zeitpunkt in der Geschichte unseres Planeten vor­handenen Arten und Ökosysteme um Größenordnungen höher, denn im Lauf der geologischen Zeitalter sind stets neue Arten aufgetaucht, haben sich verbrei­tet und sind wieder verschwunden. Der Ursprung des Lebens auf der Erde wird auf etwa 3,5 Milliarden Jahre geschätzt, Zeit genug, eine beträchtliche Anzahl neuer Arten und Ökosysteme entstehen (und wieder vergehen) zu lassen. Die gegenwärtige Anzahl vorhandener Arten wird auf maximal 1% der seit dem Ursprung des Lebens jemals da gewesenen geschätzt.

2. Der Begriff der Art

Lamarck [6] vermerkte 1809 in seiner Philosophie zoologique: Mit voranschrei­tender Bestandsaufnahme der Lebensformen "[...] bringt uns die Definition dessen, was eine Art ist, in immer größere Schwierigkeiten". Man kann stun­denlang über den Artbegriff debattieren; die Vielzahl der Definitionen in der Literatur und die zahlreichen Gegenbeispiele lassen jede einzelne Definition unpräzise erscheinen. Und dies aus gutem Grund: Die Art entspricht einer rein menschlichen Vorstellung, die uns "erlaubt über das zu sprechen, was wir in der Natur beobachten", während die Natur solche klar begrenzte "Schubladen" eben nicht aufweist.

2.1 Die biologische Definition der Art

Im Allgemeinen verwendet man vor allem den biologischen Artbegriff, den Ernst Mayr [7] in den 1940er Jahren vorgestellt hat. Einfach ausgedrückt bezeichnet eine Art alle Individuen, die sich untereinander fortpflanzen können, und deren Nachkommen das auch können. Zum Beispiel kann ein Grasfrosch (Rana tem­poraria) mit einem anderen Grasfrosch Junge haben, eine Erdkröte (Bufo bufo) mit einer anderen Erdkröte usw. Aber ein Grasfrosch kann mit einer Erdkröte keine Nachkommen haben. Beide Arten besitzen allerdings gemeinsame Merk­male, so dass man sie – mit anderen Arten, die die gleichen Merkmale aufwei­sen – in einer übergeordneten Gruppe zusammenfasst: die Ordnung der Anura oder Froschlurche. Die Froschlurche wiederum bilden, zusammen mit anderen Ordnungen, die Unterklasse der Lissamphibia bzw. die Klasse der Amphibien oder Lurche.

Das Leben kennt keine harten Grenzen. Zwischen den Arten, die wir nach durchaus stichhaltig scheinenden Kriterien definieren, benennen und bear­beiten, bestehen tatsächlich sehr oft Reproduktionsschwellen (also die Unfähigkeit, Gene zu mischen), es gibt aber auch zahlreiche Fälle von Hybri­den. Das von den Kindern oft angeführte Beispiel sind Liger und Tigon, halb Löwe, halb Tiger.

Es ist alles eine Frage des Maßstabs. Richtet man die Aufmerksamkeit auf zwei weit voneinander entfernte Arten, zum Beispiel auf Löwe und Frosch, ist die Unfähigkeit Junge zu zeugen ziemlich offensichtlich. Handelt es sich dagegen um einander nahe, oder gar sehr nahe Arten, wird die Sache weniger klar. Die Zeugung von Hybriden ist in einigen Fällen möglich, und manchmal sind sogar die Jungen fruchtbar.

Manchmal liegen die die Reproduktion verhindernden Barrieren zwischen zwei Arten rein im unterschiedlichen Verhalten: Theoretisch und biologisch könnten sie sich untereinander fortpflanzen (man kann zum Beispiel In-vitro-Befruch­tungen vornehmen), aber in der Natur halten sie sich voneinander fern, selbst wenn sie am gleichen Ort leben.

Abb. 1: Ein Teichfrosch (Pelophylax esculentus)
Foto: Leo Bogert, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Zum Vergleich sei die Entfernung zwischen Löwe und Frosch etwa die zwi­schen Hamburg und Peking. Wir befinden uns eindeutig an zwei verschiedenen Orten. Im Gegensatz dazu sind Seefrosch (Pelophylax ridibundus) und Kleiner Wasserfrosch (Pelophylax lessonae) nur einen Schritt voneinander entfernt. Befinden wir uns noch am selben Ort oder nicht? "Ja und nein". Nein, weil es zwischen den beiden Arten ganz offensichtlich Unterschiede gibt. Ja, weil sie Hybride erzeugen können und auch andauernd erzeugen: Frösche, die wir als Teichfrösche (Pelophylax esculentus) bezeichnen und die sich selbst auch wieder fortpflanzen können (und das auch mit den beiden Arten, deren Hybri­den sie sind).

2.2 Andere Definitionen der Art

Der morphologische Artbegriff, nach dem zusammengefasst wird, was sich ähnlich ist ("eine Art fasst alle Individuen zusammen, die sich sowohl unterein­ander ähneln als auch ihren Eltern gleichen"), führt oft in die Irre. Widersprü­che stellen sich zum Beispiel bei dem Phänomen der "konvergenten Evolution" heraus – das heißt bei Ähnlichkeiten der Lebensweise und der Umgebung. Das Paradebeispiel für konvergente Evolution sind die weit voneinander entfernten Arten Schmetterling und Kolibri.

Es gibt weitere Definitionen der Art: zum Beispiel diejenige, die sich auf ökolo­gische Kriterien beruft, und seit zwanzig Jahren auch diejenige, die genetische Merkmale berücksichtigt (damit sind allerdings noch längst nicht alle Probleme ausgeräumt!).

Man sollte in jedem Fall immer im Kopf behalten, dass die verschiedenen Art­begriffe vor allem sprachliche Begriffe sind, selbst wenn die Taxonomen, die sich diese Begriffe ausdenken (und immer wieder ausdenken), sich alle Mühe geben, sie so stichhaltig wie möglich an die biologischen Gegebenheiten anzu­passen.

2.3 Und was ist mit dem Begriff Rasse?

Unter den Individuen einer Art (die miteinander Nachkommen haben können) beobachtet man eine morphologische Vielfalt. Eine Unterart ist eine Gruppe von Individuen, die eine Zeit lang vom Rest der Art (im Allgemeinen geogra­fisch) getrennt sind und eigene morphologische Merkmale entwickeln. Wenn die Trennung lang genug andauert, so dass sich die Unterschiede häufen, kommt es zur Artentrennung, das heißt zu einer genetischen Verschiedenheit, die am Ende die Reproduktion zwischen ursprünglicher und veränderter Art verhindert. Falls die Barriere wieder fallen sollte, kann sich die Unterart mit der ursprüng­lichen Population mischen. Es kann gelegentlich auch passieren, dass sich die Unterart mit der Zeit wieder in der ursprünglichen Art auflöst.

Die Kinder haben keine Schwierigkeit, nach dem Kriterium "können Junge krie­gen", alle Menschen als zu ein und derselben Art gehörig zu betrachten. Es steht dem Lehrer frei, die Frage der "menschlichen Rassen", falls sie gestellt werden sollte, im Licht obiger Erläuterungen zu diskutieren oder nicht. Er kann auf jeden Fall betonen, dass der Ausdruck Rasse für Haustier­arten gebraucht wird und schon deshalb bei Menschen unangebracht ist.

2.4 Die binäre Nomenklatur

Auch wenn die Definition der Art sich im Lauf der Zeit gewandelt hat – an der Linné'schen Nomenklatur, der sogenannten binären Nomenklatur, wurde fest­gehalten. Ihr zufolge wird jedes Lebewesen mit einem lateinischen Doppel­namen bezeichnet, der gewöhnlich kursiv gedruckt erscheint: ein Name für die Gattung, groß geschrieben, gefolgt vom klein geschriebenen Namen der Art. So lautet zum Beispiel die Bezeichnung für die Hauskatze Felis catus, die des Gemeinen Regenwurms Lumbricus terrestris. In der Gattung werden die nah verwandten Arten zusammengefasst, das heißt diejenigen, die vom nächsten gemein­samen Vorfahren abstammen.

Früher beruhte der Gattungsbegriff auf Kriterien morphologischer Ähnlichkeiten. Heute weiß man, dass ähnlich aussehende Lebewesen verschiedenen Arten angehören können, was sich mit Hilfe der Genetik feststellen lässt. Man weiß aber auch, dass innerhalb einer Art eine große genetische Vielfalt herrschen kann. Sinnvollerweise sollte der Begriff der Art, gleich von der Grundschule an, mit den Kriterien Abstammung und Fruchtbarkeit der Individuen verbunden werden und nicht mit Ähnlichkeitskriterien, die nicht stichhaltig sind (Sexual­dimorphismus, Larven- und Erwachsenenstadium, usw.). Ein sicherer Umgang mit dem Begriff der Art ist absolut wichtig, wenn es um Fragen der Biodiver­sität geht: geschützte Arten identifizieren, Ernährungsweisen herausfinden, Nahrungsnetze erstellen, die Stellung des Menschen in der Natur begreifen, den Zustand der Biodiversität evaluieren, Naturräume schützen usw. Zumal der Begriff in den Medien gern falsch oder in verkürzender Weise verwendet wird.

Abb. 2: Ein Streifenkauz (Stryx varia)
Foto: Mdf, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

3. Die Biosphäre besteht aus Ökosystemen

Lebewesen haben die meisten Bereiche des Planeten besiedelt, auch die un­wirtlichsten wie Wüsten, extrem heiße oder extrem salzige Gewässer. Lebewe­sen sind abhängig von einer Vielzahl anderer Lebewesen sowie von der unbe­lebten Umgebung – Boden, Wasser, Licht, Klima. Der Wissenschaft, die sich mit den Beziehungen der Lebewesen zueinander und zu ihrer Umgebung beschäf­tigt, hat der deutsche Biologe Ernst Haeckel 1866 den Namen Ökologie gege­ben, abgeleitet von den griechischen Wörtern oikos (Haus, Habitat) und logos (Rede).

3.1 Was ist ein Ökosystem?

In der Ökologie werden die Wechselwirkungen zwischen den Lebewesen und den verschiedenen Umweltfaktoren untersucht. Dabei werden sowohl die abiotischen (Temperatur, Wasser, Licht, Boden usw.) als auch die biotischen Umweltfaktoren untersucht, das heißt solche, an denen Lebewesen beteiligt sind. Die Gesamtheit der Lebewesen einer bestimmten Umgebung bildet mit ihr einen funktionalen Zusammenhang, dessen Bestandteile – die Lebewesen und die abiotischen Faktoren – miteinander wechselwirken. Für solch eine "Gemein­schaft" hat der englische Botaniker Arthur Tansley 1935 den Begriff Ökosystem als ökologische Grundeinheit vorgeschlagen. Für eine Umgebung und ihre cha­rakteristischen Bedingungen hat Tansley die Bezeichnung Biotop geprägt. Und die Gesamtheit der Lebewesen in einem Biotop wird Biozönose genannt. Dem­gemäß kann man schreiben:

Ökosystem = Biotop + Biozönose

Es gibt eine Vielzahl von Ökosystemen, zum Beispiel Wiese, Wald, Korallenriff, Bach, landwirtschaftliches Ökosystem (Agrarökosystem), städtisches Öko­system usw. Jedes Ökosystem weist charakteristische, ihm eigene, abiotische Faktoren und Lebewesen auf.

3.2 Ökosysteme verändern sich ständig

In dem einfachen Wort Ökosystem verbergen sich komplexe und sehr unter­schiedliche Wirklichkeiten. Zum einen sind die geografischen Grenzen eines Ökosystems manchmal schwer festzustellen, und sie können sich auch mit der Zeit ändern. Zum anderen ist ein gegebenes Ökosystem oft Teil eines größeren Gebietes, das aus mehreren verschiedenen Ökosystemen besteht und als ökologischer Komplex bezeichnet wird. Außerdem können Ökosysteme neben denen der Jahreszeiten auch noch anderen zeitlichen Veränderungen unter­liegen (flutbedingte Wasserstände, temporäre Wasserläufe und Tümpel, Über­schwemmungen, Dürre, Sturm usw.), die sich auf die Verteilung der Lebewe­sen auswirken. Wenn ein Ökosystem im Lauf der Zeit zu einem Gleichgewichts­zustand – dem Klimaxstadium – gekommen ist, kann dieser leicht wieder zer­fallen, falls das System, ganz besonders auch durch menschliche Einwirkung, gestört wird.

Die Lebewesen unterhalten vielfältige Beziehungen zu ihrer Umgebung: Die Umwelt wirkt auf die Lebewesen, und umgekehrt wirken diese auch auf ihre Umgebung. Zum Beispiel hat die biologische Aktivität der Lebewesen (Fotosyn­these, Gärung, Atmung) seit dem Auftauchen von Leben vor etwa 3,5 Milliar­den Jahren die Atmosphäre des Planeten von Grund auf verändert (sie hat insbesondere ihren Sauerstoffgehalt fortwährend vergrößert) und zur Bildung der Böden beigetragen. Ein Beispiel aus neuester Zeit ist die seit dem Beginn der Industrialisierung zunehmende Treibhausgaskonzentration in der Atmos­phäre. Dieser durch die Menschen versursachte Treibhauseffekt hat einen ent­scheidenden Einfluss auf die Klimaentwicklung.

Abb. 3: Blätter des wilden Weins (Vitis vinifera subsp. sylvestris)
Foto: Jenny Schlüpmann

3.3 Die Ökosysteme hängen alle von einer Energiequelle ab: der Sonne

Charakteristisch für Ökosysteme sind vor allem ihre Nahrungsnetze. Die komp­lexe Vernetzung der Nahrungsweisen unter den Lebewesen ist durch einen ständigen Materiefluss gekennzeichnet: Jede Art kann der Ernährung einer oder mehrerer anderer Arten dienen. Mit wenigen Ausnahmen – wie den hydro­thermalen Quellen der Tiefsee (Schwarze und Weiße Raucher) – sind alle Ökosysteme von der gleichen Energiequelle abhängig: vom Sonnenlicht. Das, was unter den Lebewesen als Nahrung weitergegeben wird, ist organische Materie, die durch Fotosynthese erzeugt wird. Bei der Fotosynthese wird in den chlorophyllhaltigen Lebewesen (Pflanzen, Algen, Phytoplankton) mit Hilfe der Energie des Sonnenlichts Kohlenstoffdioxid und Wasser in organische Materie umgewandelt. Diese organische Materie ist die einzige Materie- und Energiequelle der Ökosysteme.

3.4 Autotrophie und Heterotrophie

Da sie sich von mineralischer Materie ernähren, werden die chlorophyllhaltigen Organismen als autotroph bezeichnet (vom griechischen autos = selbst und trophe = Nahrung). Und weil sie der Ursprung der organischen Materieflüsse in den Ökosystemen sind, bezeichnet man sie auch als Primärproduzenten. Alle anderen Lebewesen sind heterotroph (vom griechischen heteros = das andere und trophe = Nahrung) und werden als Konsumenten bezeichnet. Aber auch sie erzeugen organische Materie, die anderen Konsumenten als Nahrung dienen kann, weshalb auch sie als Produzenten zu betrachten sind. Es handelt sich um Sekundärproduzenten, wenn sie sich von Primärproduzenten ernähren, um Tertiärproduzenten, wenn Sekundärproduzenten ihre Nahrung bilden usw. Bestimmte Mikroorganismen können Abfälle und Kadaver in mineralische Materie umsetzen und werden folglich als Zersetzer (auch Destruenten) bezeichnet.

Bei den zwischen verschiedenen Arten eines Ökosystems bestehenden Bezie­hungen geht es jedoch nicht nur um die Ernährung. Es bestehen auch Bezie­hungen im Zusammenhang mit Schutz, Transport und Fortpflanzung. So sind die meisten Blütenpflanzen auf die Pollenübertragung durch Insekten ange­wiesen.

3.5 Die biogeochemischen Zyklen

Die aus der Mineralisierung organischer Materie hervorgehenden Substanzen – wie Kohlenstoffdioxid, Nitrate oder Ammoniumverbindungen – werden wieder in den Kreislauf aufgenommen, wenn die chlorophyllhaltigen Pflanzen, die Primär­produzenten, sie absorbieren. Der Kohlenstoff – wie auch die anderen chemi­schen Elemente, aus denen sich die organische Materie zusammensetzt – zirkuliert in den Ökosystemen in Form von verschiedenen molekularen Verbin­dungen (Kohlenstoffdioxid, Zucker, Proteine usw.). In seinen chemischen Umwandlungen wandert der Kohlenstoff von einem Reservoir ins andere: So gelangt das Kohlenstoffdioxid aus dem Reservoir "Atmosphäre" in das Reservoir "Biosphäre", wenn es in der Fotosynthese zur Erzeugung organischer Materie eingesetzt wird. Die verschiedenen chemischen Elemente, die zwischen den Reservoirs zirkulieren, werden immer wieder in den Kreislauf eingebracht, man spricht vom biogeochemischen Kreislauf.

Die gesamte lebende Materie wird Biomasse genannt, aber auch die tote organische Materie spielt eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Die Menge an Biomasse schwankt erheblich je nach Ökosystem, sie hängt hauptsächlich von den im Biotop herrschenden Bedingungen ab. Man schätzt ihre Menge auf ca. 200 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar (tC/ha) in den tropischen Regenwäl­dern, auf ca. 50 tC/ha in Wäldern der warmtemperierten Zone, ca. 5 tC/ha in Grasland und < 1 tC/ha in der Wüste [8]. Ist ein Ökosystem im Gleichgewicht, so bleibt die Biomasse der drei Kategorien von Lebewesen – Primärproduzen­ten, Verbraucher und Zersetzer – ungefähr konstant.

Abb. 4: Vegetationstypen mit unterschiedlicher Biomasse (Bildnachweis)

3.6 Der Begriff der ökologischen Nische

In einem Ökosystem hat jede Art einen bestimmten Platz und eine bestimmte Rolle. Eine Art findet im Ökosystem ihre Nahrungsquellen und ihr Habitat, geht in ihrem eigenen Rhythmus ihren Tätigkeiten nach und hat unterschiedliche Beziehungen zu anderen Arten des Ökosystems. Die einzigartige Stellung und Rolle einer gegebenen Art im Ökosystem bezeichnet man als ihre ökologische Nische. Zwei unterschiedliche Arten können nicht die gleiche ökologische Nische besetzen: Wenn zwei Arten um eine Nische konkurrieren, überlebt am Ende nur eine von beiden. Deshalb sollte man es auch unbedingt vermeiden, fremde Arten – sogenannte invasive Arten – in ein Ökosystem einzuführen: Wenn die fremde Art mit den einheimischen Arten in einer ökologischen Nische konkurriert, laufen Letztere die Gefahr unterzugehen. So hat in Frankreich die Einführung des Amerikanischen Flusskrebses nahezu zum Untergang der einhei­mischen Arten geführt. Genauso kam es durch das Aussetzen von Rotwangen-Schmuckschildkröten aus Florida zur Konkurrenz mit der Europäischen Sumpf­schildkröte, die seither vom Aussterben bedroht ist.

4. Die Biodiversität als Folge der Evolution

Die Evolutionstheorie zählt zu den Grundlagen der modernen Wissenschaft. Sie ist derart fruchtbar, dass mit ihr die meisten Eigenschaften der Welt der Lebe­wesen eine Erklärung finden:

• Sie lässt uns die Geschichte des Lebens verstehen, hauptsächlich durch die Erschließung des Archivs, das die Fossilien darstellen, aber auch an­hand genetischer Analysen.
• Sie erklärt, warum das Leben sich einerseits – vor allem biochemisch, genetisch und physiologisch gesehen – durch eine tiefgründige Einheit­lichkeit auszeichnet und gleichzeitig eine außerordentliche Vielfalt auf­weist: Bis heute wurden etwas 2,16 Millionen verschiedene Arten erfasst und beschrieben [4].
• Sie trägt zum Verständnis der geografischen Verbreitung der Lebewesen bei, sowohl in der Gegenwart als auch in der Vergangenheit.

4.1 Die biologische Evolution wird untermauert von zahlreichen überein­stimmenden Indizien

Die Wissenschaft verfügt heute über unabhängige Beweise aus Geologie, Palä­ontologie und Biologie, dass das Leben eine etwa 3,5 Milliarden Jahre lange Geschichte hat [9], und dass alle Lebewesen sich im Laufe geologischer Zeit­räume aus einem gemeinsamen Ursprung entwickelt haben. Bisher wurden diese grundlegenden Vorstellungen vom gemeinsamen Ursprung und der Evolu­tion der Lebewesen durch kein einziges wissenschaftliches Ergebnis in Frage gestellt. Die Evolutionstheorie gilt daher in der Welt der Wissenschaft auch als unstrittig. Was nicht heißt, dass nicht einzelne Aspekte der Evolution nach wie vor Gegenstand von Forschung und Diskussion bleiben. Die Forschung liefert regelmäßig genauere Einzelheiten oder berichtigt ihre Ergebnisse.

Eine der Konsequenzen der Evolution ist die, dass Arten umso enger miteinan­der verwandt sind, je jünger ihr gemeinsamer Vorfahre ist. Daher werden die Lebewesen heute auf Grundlage der phylogenetischen Systematik klassifiziert, das heißt: Man klassifiziert Lebewesen nach ihrem Verwandtschaftsgrad, den man anhand der Merkmale erkennt, die sie miteinander gemein haben. Der Evo­lutionsbegriff ist in der Biologie so zentral geworden, dass Theodosius Dob­zhansky [10], einer der bedeutendsten Evolutionsspezialisten, 1973 schrieb: "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution" ("Nichts in der Biologie hat einen Sinn außer im Licht der Evolution".)

4.2 Alle heutigen Lebewesen stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab

Die Biologen sind übereingekommen, die Lebewesen in drei große Gruppen, Domänen genannt, zusammenzufassen: Die Bakterien, die Archaeen (Urbak­terien) und die Eukaryoten (Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen). Diese drei Gruppen stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab, LUCA (Last Universal Common Ancestor = letzter universeller gemeinsamer Vor­fahre), und bilden die drei Äste des Stammbaumes des Lebens. Alle Lebewe­sen, die heutigen sowie längst ausgestorbene, gehören zu einem dieser drei Äste. Unter den Eukaryoten findet man einzellige und mehrzellige Lebewesen. Zu Letzteren gehören die Pflanzen, verschiedene Algenarten, die Tiere und die Pilze. Die Bakterien, Archaeen und alle einzelligen Lebewesen sind mit bloßem Auge nicht zu sehen, man bezeichnet sie daher auch als Mikroorganismen. Trotz ihrer mikroskopischen Größe spielen sie eine sehr wichtige Rolle in den Ökosystemen, und man schätzt, dass sie etwa die Hälfte der gesamten Bio­masse (Masse aller Lebewesen) ausmachen.

Abb. 5: Petrischale mit einer Schimmelpilzkultur (Penicillium chrysogenum)
Foto: Crulina 98, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

4.3 Der Begriff der natürlichen Selektion

Charles Darwin [11] war der Erste, der das Phänomen der natürlichen Selektion beschrieb. Die natürliche Selektion ist einer der Mechanismen, die für die Evo­lution der Arten verantwortlich ist. Sie erklärt, wie sich Arten im Laufe der Gene­rationen an die Lebensumgebungen angepasst haben.

Anmerkung Darwin war der Begründer der Evolutionstheorie. Seither haben jedoch viele Wissenschaftler diese Theorie fortlaufend verfeinert (Ernst Mayr, Richard Dawkins, ...). Der Name Darwin ist für die Wissenschaftsgeschichte bedeutend, man sollte allerdings nicht von "Darwin'scher Theorie" sprechen, ebenso wenig wie bei der Gravitation von "Newton'scher Theorie" (auch hier sind Jahrhun­derte vergangen, in denen die Theorie durch andere Wissen­schaftler weiterentwickelt wurde, unter anderem durch Albert Einstein).

Einige zentrale Aspekte der Evolutionstheorie und verbreitete Vorstellungen

1) Eine Adaptation bezieht sich immer auf eine gegebene Umgebung. Wenn diese sich ändert, stehen die Zeiger wieder auf null. Zum Beispiel sind die Lun­gen eine großartige evolutionäre Anpassung an eine Luftumgebung. Dagegen sind sie im Wasser eher ein Nachteil.

Verbreitete Vorstellung Nr. 1:
Es ist nicht sinnvoll zu sagen, eine Art sei "besser angepasst": Sie kann das erstens nur sein in Bezug auf eine andere Art und zweitens nur in einer "gege­benen Umgebung". Der Mensch ist im Wald besser angepasst als ein Fisch. Aber in einem Teich ist der Fisch besser angepasst als der Mensch. Der Satz "der Mensch ist am besten angepasst" ist sinnlos.

2) Bei der natürlichen Selektion spielt der Zufall eine entscheidende Rolle. Die innerhalb einer Art vorhandenen Merkmale entstehen (durch Mutation) und vermischen sich (im Lauf der Generationen) zufällig. Diese Merkmale sind vor jeder Selektion vorhanden, sie existieren in einer Population auch schon, bevor der Einfluss der Umwelt ins Spiel kommt. Die lang- und die kurzhalsigen Gazel­len gibt es in der Art, bevor diese auf eine an Buschwerk und Bäumen reichen aber an Gräsern armen Umgebung trifft.

Verbreitete Vorstellung Nr. 2:
Eine Art passt sich nicht an, um einer Veränderung der Umgebung zu begeg­nen. Sie besitzt in der Reihe ihrer verfügbaren Merkmale bereits solche, die der Art auch in der veränderten Umgebung ihre Fortdauer sichern; die Umweltver­änderung ändert nur das zahlenmäßige Verhältnis der Individuen mit dem vorteilhaften Merkmal (das der veränderten Umgebung besser angepasst ist).

3) Nach einigen Generationen werden die in der gegebenen Umgebung vor­teilhaften Merkmale überwiegen. Aber auch Individuen ohne diese Merkmale wird es weiterhin geben, sie werden nur seltener vorkommen. Wenn sich die Umgebung erneut ändert, werden sie vielleicht eines Tages die Begünstigten sein. Bei Umweltveränderungen ist die Vielfalt der Individuen einer Art ein wertvolles Reservoir.

Verbreitete Vorstellung Nr. 3:
Bei der natürlichen Selektion handelt es sich nicht um ein Gesetz des Stärke­ren, das die am wenigsten angepassten Individuen aussiebt. Es ist eher eine Frage des Fortpflanzungserfolges. Begünstigte zeugen mehr Nachkommen; sie haben die Merkmale, die in der Population überwiegen werden. Aber auch weniger begünstigte Individuen sterben nicht aus. Sie existieren auch (meis­tens) weiterhin – in kleiner Zahl – und sind eine Art Versicherungsschutz bei eventuellen Veränderungen der Umwelt.

4) Wenn ein Ereignis (meistens geografischer Art, zum Beispiel ein Bergsturz, die Zerstückelung eines Waldes, die Öffnung einer Schlucht, ...) die Population einer Art in zwei Teile zerbrechen lässt, können die beiden Populationen zwei verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sein (zum Beispiel einem kälteren Klima auf einer Seite des Berges und einem wärmeren auf der anderen). Die vorteil­haften Merkmale werden in beiden Populationen nicht die gleichen sein, weil die Umgebungen verschieden sind. Im Lauf der Generationen werden die beiden Populationen verschiedene Wege einschlagen. Auf der einen Seite des Berges (auf der kälteren) werden die langhaarigen mehr Junge haben und dieses Merkmal wird schließlich überwiegen. Auf der anderen Seite werden die kurzhaarigen Individuen in der Überzahl sein.

Nach langer Zeit und durch zufällige Mutationen werden die beiden Arten sich so sehr unterscheiden, dass zwischen den Individuen der beiden Arten keine Fortpflanzung mehr stattfinden kann, auch wenn sie wieder in einer Umgebung vereint sind. Es liegt ein Fall von Speziation (Artbildung) vor: die Entstehung von zwei unterschiedlichen Arten. Dies ist einer der Mechanismen der Evolu­tion.

Verbreitete Vorstellung Nr. 4:
Die Evolution ist zwar zum großen Teil eine Folge von Umweltveränderungen, aber es spielen auch andere Mechanismen eine Rolle, zum Beispiel die "sexuelle Selektion": Wenn die Weibchen Männchen mit großen Federn bevorzugen (bei Pfauen zum Beispiel), werden Letztere mehr Nachkommen haben und ihre Merkmale verstärkt weitergeben (auch wenn sie keinerlei Vorzüge in Bezug auf die Umwelt bringen. Das Gegenteil ist hier übrigens der Fall: Sie haben Mühe, sich zu bewegen, und entkommen ihren Verfolgern schlechter). Nach einigen Generationen wird die Mehrzahl der männlichen Pfauen große Federn haben.

Verbreitete Vorstellung Nr. 5:
Die Evolution hat nichts mit Fortschritt zu tun. Wie wir gesehen haben, ist es allenfalls sinnvoll von einem Fortschreiten in Bezug auf eine gegebene Umge­bung zu sprechen, denn diese Umgebung hört nun einmal nicht auf, sich zu ändern. Global betrachtet sind die Lebewesen mit der Zeit komplizierter gewor­den. Bei Werturteilen ist jedoch Vorsicht geboten: Bei Computerprogrammen ist das Beste dasjenige, das mit den wenigsten Operationen eine Aufgabe erfüllt (also das unkomplizierteste). Seit Entstehung des Lebens auf der Erde werden Lebewesen geboren, sie wachsen, zeugen Nachkommen und sterben (alle erfüllen die gleichen Aufgaben), dabei ist ihr mehr oder weniger kompli­zierter Aufbau irrelevant.

5) Aus den ersten vor etwa 3,5 Milliarden Jahren erschienenen einzelligen Organismen haben sich die heute auf der Erde lebenden Arten entwickelt: Das ist das Ergebnis der natürlichen Selektion.

Verbreitete Vorstellung Nr.6:
Alle Arten haben also eine gleich lange Evolution hinter sich: das Bakterium, die Krake, der Farn, der Mensch, die Platane, das Protozoon, der Clownfisch. Keine Art ist entwickelter als andere, da alle die gleiche Evolutionsdauer durchlaufen haben. Das Wort entwickelt wird oft falsch gebraucht. "Evolu­tion" bedeutet Transformation, mit dem Wort verbindet sich kein Werturteil. Häufig wird "höher entwickelt" gesagt, wenn "wertvoller" gemeint ist ("wir sind doch schließlich höher entwickelt als Nacktschnecken und Ameisen!"). Manch­mal soll mit "höher entwickelt" auch "besser angepasst" zum Ausdruck gebracht werden. Dabei wird nicht gesagt in Bezug auf was und in welcher Umgebung. Unsere Auffassung von der Welt und der Biodiversität ist sprach­abhängig. Wir sollten also nicht sagen "der Mensch ist höher entwickelt", sondern allenfalls "der Mensch ist besser an die Stadtumgebung angepasst als die Nacktschnecke". Und da sich die Umgebung ständig ändert, sollten wir hinzufügen "im Moment".

4.4 Einige wichtige Daten der Evolution

Im mittleren Silur, vor ungefähr 420 Millionen Jahren, entwickelten sich aus den Grünalgen die ersten Landpflanzen. Die ersten Vertreter waren wahrscheinlich Fadenalgen, die bei Ebbe bereits vorübergehend ohne Wasser überleben konn­ten. Im Laufe ihrer Evolution bildeten ihre Vegetationskörper differenzierte Gewebe aus, aus denen Organe wie Sprossachsen, Wurzeln und Blätter ent­standen. Algen haben keine differenzierten Gewebe, ihr Vegetationskörper besteht aus lauter ähnlichen Zellen, die sich zu Fäden reihen oder flächige Gebilde hervorbringen. Einen solchen Vegetationskörper (ohne Sprossachse, Wurzeln und Blätter) nennt man Thallus oder Lager. Das Auftreten von Pflan­zen stellte eine entscheidende Etappe in der Geschichte des Lebens dar. Sie veränderten die bis dahin rein mineralischen Böden auf den Kontinenten radi­kal. Die Böden beherbergten von nun an eine Mikrofauna, die dort Nahrung und Schutz vor dem Austrocknen fand.

Im Devon, vor ca. 400 Millionen Jahren – zu der Zeit tauchten die ersten Insekten auf –, haben sich offensichtlich zwei Linien von chlorophyllhaltigen Landpflanzen getrennt: die Moose und die Gefäßpflanzen (die Leitbündel für den Transport des Pflanzensafts besitzen). Die ersten Wirbeltiere mit vier Extremitäten (die Tetrapoda) erschienen vor etwa 370 Millionen Jahren. Die ersten Gefäßpflanzen, die Farne, erreichten ihr Verbreitungsmaximum vor etwa 300 Millionen Jahren, im Karbon. Dieses erdgeschichtliche Zeitalter verdankt seinen Namen der Tatsache, dass die Baumfarne zu der Zeit riesige Wälder bildeten, deren Fossilisation zu ausgedehnten Kohlevorkommen führte, die heute abgebaut werden. Gegen Ende dieses Zeitalters waren einige Wirbeltiere in der Lage, sich außerhalb des Wassers fortzupflanzen, sie begannen das Festland zu bevölkern. Das Aussterben der meisten Farne setzte bereits im Perm ein, vor etwa 200 Millionen Jahren.

Die Spermatophyten oder Samenpflanzen spalteten sich wahrscheinlich schon im Devon, vor etwa 400 Millionen Jahren, von den Farnen ab. Sie begannen jedoch erst viel später, vor ungefähr 100 Millionen Jahren, die Landflora zu dominieren – ungefähr zu der Zeit, als sich Vögel und Säugetiere voneinander abspalteten. Samenpflanzen konnten sich auch außerhalb des Wassers fort­pflanzen (Pollentransport durch Wind und Tiere) und waren infolgedessen besser an die Luftumgebung angepasst. Die Samenpflanzen sind heute mit etwa 260 000 beschriebenen Arten die zahlreichste Gruppe unter den Pflan­zen. Sie besetzen alle Habitate des Planeten mit Ausnahme der extremsten.

4.5 Die heutige Fauna

Die Fauna verteilt sich auf etwa dreißig Stämme. Ein Zweig oder Stamm (Phylum) ist definiert als die Gesamtheit der Lebewesen, die von einem gemeinsamen Vorfahren den gleichen Bauplan geerbt haben. Die paläonto­logischen Archive zeigen, dass all diese Stämme (Phyla) seit dem Kambrium vor 550 Millionen Jahren bestehen. Die Stämme, Unterstämme bzw. Klassen mit den zahlreichsten Tierarten sind (siehe Bildtafel 33 und [4], Stand 2022):

• die Wirbeltiere (Vertebrata) mit 74 420 Arten,
• die Krebstiere (Crustacea) mit 80 122 Arten,
• die Weichtiere (Mollusca) mit 113 813 Arten, und vor allem
• die Spinnentiere (Arachnida) mit 110 615 Arten,
• die Insekten mit mehr als 1 Million Arten.

Tier oder Pflanze? [12]

Pflanzen und Tiere sind entfernte Verwandte und haben einen sehr alten gemeinsamen Vorfahren. Dieser Vorfahre war, wie auch sie selbst, ein euka­ryotisches Lebewesen. Eukaryoten bestehen aus einer oder mehreren Zellen, deren genetisches Material durch eine Membran geschützt ist; die Zellen besitzen einen Zellkern. Bei Prokaryoten dagegen (den Bakterien zum Beispiel) ist das genetische Material nicht von einer Membran umschlossen. Etwa gleichzeitig mit der Bildung der Eukaryoten, also sehr früh in der Evolutions­geschichte, trennten sich diese in zwei Gruppen: das Tier- und das Pflanzen­reich. Tiere und Pflanzen erwarben jeweils sehr spezielle Merkmale und ent­wickelten sich zu sehr unterschiedlichen Lebewesen.

a) Obwohl beide Eukaryoten sind und innere Organellen (Teile des Funktions­apparates der Zelle wie die Mitochondrien) besitzen, weisen tierische und pflanzliche Zellen große Unterschiede auf: Tier- und Pflanzenzelle sind beide von einer Membran umgeben. Die pflanzliche Zelle hat zusätzlich eine feste Wand aus Cellulose. Die Zelle ist formstabiler und weniger beweglich.

In der pflanzlichen Zelle befindet sich eine mit Flüssigkeit gefüllte Kammer, die Vakuole. Die pflanzliche Zelle enthält in ihrem Funktionsapparat etwas, das es in den tierischen Zellen nicht gibt: das Chloroplast, das Chlorophyll enthält und bei der Fotosynthese eine zentrale Rolle spielt (siehe weiter unten). Die grüne Farbe der Chloroplasten ist bei (fast) allen Pflanzen auch äußerlich und mit bloßem Auge gut zu erkennen.

b) Diese (morphologischen) Unterschiede spiegeln sich in den verschiedenen physiologischen Funktionen der Lebewesen wider. Es gibt Unterschiede bei der Fortpflanzungsweise, der Atmung und der Ernährung. Unser Augenmerk soll sich im Folgenden auf die Ernährung richten. Tiere und Pflanzen verfolgen bei der Ernährung unterschiedliche Strategien.

Tiere bewegen sich (bis auf Ausnahmen) und suchen ihre Nahrung – manchmal über Entfernungen von Tausenden von Kilometern. Fast immer besteht die Nahrung aus anderen Lebewesen. Tiere sind heterotroph, das heißt, sie brau­chen biologische (organische) Materie, pflanzliche oder tierische, um heran­wachsen und überleben zu können. Außerdem wachsen Tiere nicht ihr Leben lang.

Die Pflanzen gehen anders vor. Sie bleiben an einem Ort, an dem die für die Fotosynthese notwendigen Bedingungen gegeben sind. Ihre Ernährungsweise ist unabhängig von anderen lebenden Organismen. Pflanzen sind autotroph, sie bauen ihre organische Materie selbst auf und wachsen, indem sie Sonnenlicht, Wasser und mineralische Salze aus dem Boden und CO₂ aus der Luft aufneh­men. Pflanzen wachsen ihr Leben lang.

Abb. 6: Buchenwald (Rotbuchen: Fagus sylvatica)
Foto: Willow, Wikimedia Commons (CC BY-SA 2.5)

c) Wie überall im Bereich des Lebendigen gibt es auch Ausnahmen. Zum Beispiel:

• Fotosynthese bei nicht pflanzlichen Lebewesen, die eine Symbiose mit pflanz­lichen Zellen eingehen und manchmal sogar Fotosynthesegene in ihr Genom einschleusen. Ein Beispiel ist die grüne Meeresschnecke Elysia chlorotica, die im Brackwasser der nordamerikanischen Atlantikküste vorkommt [13].
   
  

  Abb. 7: Die Meeresschnecke Elysia chlorotica
  Foto: Karen N. Pelletreau et al., Wikimedia Commons (CC BY 4.0)

• Autotrophie bei Tieren, zum Beispiel bei den Meerwürmern der schwarzen Raucher, die ihre organische Materie aus chemischen Substanzen auf­bauen, die sie aus dem Wasser der Tiefseequellen entnehmen.
• Tiere, die sich nicht bewegen und dem Grundsatz folgen: "An meinem Platz habe ich alles, was ich brauche, also bleibe ich hier und verschwen­de keine Energie". Zu dieser Kategorie gehören zum Beispiel sessile Fil­trierer wie Schwämme, Korallen oder Muscheln. Sie sitzen an Felsen oder am Meeres­boden fest und ernähren sich, indem sie schwebende Nah­rungspartikel aus dem Meerwasser filtrieren.
• Pflanzen, die sich bewegen, wenn auch nicht fortbewegen: die Mimose zum Beispiel [14] (Mimosa pudica, auch Schamhafte Sinnpflanze oder "Rührmich­nichtan", die sekundenschnell auf Umweltreize reagiert) oder die Sonnenblume, die ihren Blütenstand nach der Sonne ausrichtet.
• Pflanzen, die ihre Nahrung durch den Verzehr tierischer Organismen ergän­zen (fleischfressende Pflanzen) oder gar gänzlich heterotrophe Schma­rotzerpflan­zen (Phytoparasiten). Manchen Schmarotzerpflanzen ist sogar ihr Chlorophyll abhanden gekommen – weil sie es nicht (mehr) brauchen. Ein Beispiel hierfür ist die Nesselseide (Cuscuta europaea, auch Europä­ische oder Hopfenseide genannt), die zu den Windengewächsen gehört und sich um ihre Wirtspflanzen – Brennnessel und Hopfen – windet und sich von ihnen ernährt.
   
  

  Abb. 8: Nesselseide (Cuscuta europaea)
  Foto: Michael Becker, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Wie immer gibt es zwar die großen Schubladen, in die man alles, was die Natur uns bietet, einordnen kann, aber sie passen nicht immer. Lebewesen, die in einer gegebenen Umgebung gut funktionieren, werden mit großer Wahr­scheinlichkeit ihre Gene weiterverbreiten – selbst wenn bei der neuen Pflanze die Fotosynthese oder bei dem neuen Tier die Beweglichkeit auf der Strecke geblieben sind.

Wenn wir also unbedingt alles in Schubladen packen wollen (der menschliche Ordnungswahn!) und dabei durcheinander kommen, sollten wir einen Blick auf die Geschichte der beobachteten Lebewesen werfen und sie nicht vorschnell einordnen, schon gar nicht allein aufgrund ihrer Lebensweise. Eine Koralle (deren Zellen und Physiologie definitiv die eines Tieres sind – Korallen gehören zu den Nesseltieren) und eine Pfingstrose (eindeutig eine Pflanze) bewegen sich beide nicht. Aber hat ihre Unbeweglichkeit die gleiche Geschichte? War die Koralle schon immer unbeweglich oder handelt es sich um eine für sie vorteilhafte Neuerung, die eines Tages zufällig in der Reihe der evolutions­geschichtlichen Vorfahren (die sich durchaus bewegten) auftauchte? Eine Klassifizierung ist letztendlich nur dann sinnvoll, wenn sie auch evolutions­geschichtlich begründet ist.

4.6 Fossilien

Zahlreiche Lebewesen – insgesamt aber dennoch nur ein sehr kleiner Teil (der auf 0,01 bis 0,1% geschätzt wird) aller Lebewesen, die im Lauf der geolo­gischen Zeitalter die Erde bevölkerten – haben fossile Spuren hinterlassen, in Stein aufgezeichnete Zeugnisse der Geschichte des Lebens. Ihre Untersu­chung ergibt, dass über den ganzen Zeitraum der Erdgeschichte Arten ver­schwunden sind und neue auftauchten. Fossilien erzählen von ausgestorbenen Arten und zeigen, wie sich manche Arten in der Evolutionsgeschichte verän­dert haben: Sie sind Zeugen der Evolution. Die ältesten entdeckten Spuren des Lebens sind etwa 3,5 Milliarden Jahre alt [9]. Lebewesen tauchten also etwa eine Milliarde Jahre nach der Entstehung unseres Planeten auf.

Die geologische Zeitskala

Eine erste Unterteilung der geologischen Zeitskala ergab sich aus der relativen Altersbestimmung (ist dieser Boden, dieses Gestein jünger oder älter als jenes?). Historisch im Wesentlichen auf der Anwesenheit charakteristischer (schichtspezifischer) Fossilien beruhend, hat man die Periode der Erdge­schichte, in der die ersten Spuren des Lebens zu sehen sind, als Phanero­zoikum bezeichnet (griech. phanerós = sichtbar und zoe = Leben). Mit der Entdeckung der Radioaktivität wurden schließlich Messverfahren entwickelt, mit denen das absolute Alter verschiedener Gesteine und damit die Aufein­ander­folge geologischer Zeitalter unabhängig von Fossilien bestimmt werden konnten. Das Phanerozoikum, das sich über etwa 550 Millionen Jahre erstreckt, wurde noch einmal unterteilt in Paläozoikum (Erdaltertum), Mesozoikum (Erdmittelalter) und Känozoikum (Erdneuzeit). Die Periode von der Bildung des Planeten bis zum Phanerozoikum wird Präkambrium genannt. Das Kambrium ist die erste Periode im Phanerozoikum. Am Anfang dieses Zeitalters, vor ungefähr 540 Millionen Jahren, traten zum ersten Mal die wichtigsten Stämme der heute bekannten Tiere auf.

Perioden mit Massenaussterben gefolgt von Perioden mit einer Diversi­fizierung der Arten

Fossilien einer bestimmten Art finden sich meist örtlich eng begrenzt in einer kleinen Zahl geologischer Schichten. Auch das zeigt wieder, dass Arten auf­tauchten, sich entwickelten und wieder ausstarben, wobei ihre Lebensdauer im Mittel zwischen einer und zehn Millionen Jahren lag. Die Anzahl fossiler Arten in den verschiedenen geologischen Schichten schwankt sehr und lässt auf Maxima der Vielfalt und Maxima des Aussterbens rückschließen. Die Geschichte des Lebens ist von mehreren Episoden massiven Aussterbens gekennzeichnet. Diese fallen – im Maßstab der Erdgeschichte – mit radikalen ökologischen Krisenperioden zusammen und haben die Biodiversität jedes Mal beträchtlich verringert. Sie sind in den "geologischen Archiven" anhand von paläontolo­gischen und geologischen Diskontinuitäten leicht zu identifizieren und wurden zur Unterteilung der geologischen Zeitalter in verschiedene Perioden heran­gezogen. Die Krise am Übergang zwischen Erdmittelalter und Erdneuzeit ist einigermaßen bekannt, weil zu jener Zeit die Dinosaurier verschwanden. Weniger bekannt sind fünf weitere große Krisen in der Geschichte des Lebens. Die geologischen Archive zeigen, dass jeweils eine selektive Auslöschung von Arten stattfand, und die Krisen somit den Verlauf der Evolution beeinflussten.

Nach jeder Krise entstand jedoch im Laufe von einigen Millionen Jahren wieder eine neue Vielfalt. Und die Biodiversität vergrößerte sich beträchtlich, sei es durch Gruppen von Lebewesen, die schon vor der Krise da waren, sei es durch ganz neu entstandene Gruppen. Das Ausmaß der Biodiversität der Vergangen­heit lässt sich allerdings nur sehr schwer anhand von Fossilien abschätzen. Sicher ist nur, dass die Krisenzeiten im Quartär zu einer starken Verminderung der Arten führten. Das liegt an der für dieses Erdzeitalter typischen Abfolge von Eiszeiten und Warmzeiten, vor allem aber an dem Auftauchen einer neuen Art, dem Menschen. Der Mensch beeinträchtigt viele Ökosysteme und zerstört zahlreiche lebende Arten. Unsere heutige Natur ist ganz wesentlich durch die explosionsartige Vermehrung der Biodiversität nach der Krise am Ende der Kreidezeit bestimmt, die insbesondere den Durchbruch für die Blütenpflanzen und die Säugetiere bedeutete. Viele Wissenschaftler fürchten nun, dass mit dem Klimawandel und dem rapiden Rückgang der Biodiversität eine sechste große Krise begonnen hat.

5. Schutz der Biodiversität: ein weltweites Anliegen

Entgegen einer weit verbreiteten Vorstellung ist die Erosion der Biodiversität der Wissenschaftlergemeinschaft schon länger bewusst: 1923 fand in Paris der erste internationale Kongress zum Thema Naturschutz statt und die IUCN, die Internationale Union für die Bewahrung der Natur (International Union for Conservation of Nature) wurde bereits 1948 gegründet. Den meisten Bürgern, Entscheidungsträgern und Regierungen wurde der Verlust der Biodiversität erst viel später bewusst.

5.1 Ein altes Anliegen

1971 veröffentlicht die UNESCO unter dem Titel "Der Mensch und die Bio­sphäre" ("Man and Biosphere") das erste Umweltprogramm zur Eindämmung des Biodiversitätsverlustes. Beim ersten Umweltkongress der Vereinten Natio­nen 1972 in Stockholm erscheint die Biodiversität zum ersten Mal als ein internationales Anliegen und das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP: United Nations Environment Programme) erblickt das Licht der Welt. In Deutschland bestimmt seit 1977 das Bundesnaturschutzgesetz (BNatschG), was zum Schutz der Natur und der Artenvielfalt getan und gelassen werden soll.

In Österreich hat jedes Bundesland sein eigenes Naturschutzgesetz und in der Schweiz gibt es das Bundesgesetz über den Natur- und Heimatschutz (das in seiner ersten Fassung bereits 1967 in Kraft trat [16].

Abb. 9: Abwasserrohr, Foto: USDA/Wikimedia Commons

1977 erkennt die UNESCO die ersten Biosphärenreservate an [17]. 1980 werden in dem von der IUCN veröffentlichten Text zur "Welt-Naturschutz-Strategie" (World Conservation Strategy) zum ersten Mal die Fragen der Biodiversität mit einer Form der Entwicklung in Verbindung gebracht, die im Englischen als "sustainable" – zu deutsch: nachhaltig – bezeichnet wird. Dieser Text enthält die starke Formulierung, dass die Menschheit als ein Teil der Natur dem Untergang geweiht sei, wenn die Natur und die natürlichen Ressourcen nicht geschützt werden.

5.2 Das Abkommen von Rio

Der Umweltfond der Vereinten Nationen (Globale Umweltfazilität = ein Fonds zur Finanzierung vom Umweltschutzprojekten) wurde 1990 aufgelegt, um die steigenden Kosten der Projekte des UNEP in den Entwicklungsländern zu finanzieren. Im darauffolgenden Jahr veröffentlichten IUCN, UNEP und der WWF (World Wildlife Fond, heute World Wide Fond for Nature) gemeinsam "Caring for the Earth: A Strategy for Sustainable Living" (Unsere Verant­wortung für die Erde – eine Strategie für eine nachhaltige Lebensführung), ein vorbereitendes Dokument für die Agenda 21, die 1992 auf dem Erdgipfel von Rio (von 178 Staaten) verabschiedet wurde. Ebenfalls im Jahr 1992 trägt die Europäische Agrarpolitik (Gemeinsame Agrarpolitik der Europäischen Union / GAP) zum ersten Mal den Umweltfragen Rechnung. Außerdem wird durch eine europäische Richtlinie zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen (der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie, kurz auch FFH- oder Habitat-Richtlinie) Natura 2000 ins Leben gerufen, ein zusammen­hängendes Netz von Schutzgebieten [18].

5.3 Das Kyoto-Protokoll

1997 fordert das Kyoto-Protokoll: Wenn die Biodiversität erhalten bleiben und die Zukunft der Menschheit gesichert werden soll, muss dem Klimawandel entgegengewirkt werden. Im Jahr 2000 ist die ökologische Nachhaltigkeit eine der acht Millenium-Entwicklungsziele (Millennium Development Goals), die zu erreichen sich die Generalversammlung der Vereinten Nationen vorgenommen hat. Vorgesehen war, die Ziele bis 2015 umzusetzen, doch schon jetzt ist abzusehen, dass die Ziele nicht erreicht werden. Weiterhin haben sich 2002 die Regierungen dazu verpflichtet, zur Eindämmung des Biodiversitätsverlustes das gegenwärtige Tempo des Artensterbens auf weltweiter, regionaler und lokaler Ebene stark zu verlangsamen. Die geplanten Ziele wurden auch hier nicht erreicht, so dass 2011 neue, enger gefasste Zielvorgaben beschlossen wurden. Diese berücksichtigen auch die Ziele des internationalen Überein­kommens über die biologische Vielfalt [19]. Seit der Jahrtausendwende gibt es eine Initiative zur regelmäßigen Beurteilung des Zustandes der Ökosysteme des Planeten. Über 1300 Experten veröffentlichten 2005 ihren Bericht, das Millenium Ecosystem Assessment [20], in dem folgende Tatsachen festgestellt werden:

• Die Biodiversität trägt zur Sicherheit, zur Gesundheit und zum Wohl­befinden der menschlichen Art bei.
• Die durch Menschen verursachte Verminderung der Biodiversität war in den letzten 50 Jahren größer als im gesamten Zeitraum der Menschheits­geschichte zuvor.
• Der Zustand der Ökosysteme könnte sich in der ersten Hälfte dieses Jahrhunderts erheblich verschlechtern und außerdem verhindern, dass die Millenium-Entwicklungsziele erreicht werden, wenn nicht Anstrengungen gemacht werden, die alle bisherigen in den Schatten stellen.

Abb. 10: Eisschollen, Foto: Mathilde Prigent, Wikimedia Commons (Free art license)

5.4 Ein sechstes Massenaussterben?

Das Bewusstsein, dass die Biodiversität bedroht ist, reicht offenbar nicht aus. Das UNEP kommt in seinem 2012 erschienenen Bericht "Global Environment Outlook 5" ("Perspektiven der weltweiten Umweltentwicklung") [21], zu der Feststellung, dass die Anstrengungen zum Umweltschutz kaum oder gar keinen Erfolg haben. Vielerorts sind kritische Grenzwerte erreicht bzw. überschritten, und der Raubbau an der Umwelt gefährdet die Ökosysteme und damit die Sicherheit und die Gesundheit der Menschen.

Nach fünf großen Massenaussterben, die in geologischen Zeiträumen die Biodi­versität jeweils stark zurückgehen ließen, bahnt sich nunmehr allem Anschein nach ein sechstes an. Das Artensterben schreitet gegenwärtig schneller voran als evolutionsgeschichtlich erklärlich: 100 bis 1000 Mal schneller als in vor­menschlicher Zeit [22]. Wir erleben gerade eine rasante Verminderung der Viel­falt der Gene, der Arten und der Habitate. Die Haupt­ursachen für die Erosion der Biodiversität sind die Zerstückelung der Habitate, die Verschlechterung ihres Zustandes oder gar ihr Verschwinden sowie der Klimawandel. Hinzu kom­men der internationale Handel mit bedrohten Arten und die Einführung invasi­ver Arten.

Tausende von Arten sind bedroht

Die von der IUCN 2022 veröffentlichte Bilanz bestätigt es: Die IUCN hat 150 388 Arten erfasst – das entspricht etwa 7% der weltweit heute bekann­ten Arten und stellt laut Wissenschaftlern eine repräsentative Stichprobe aller Arten dar. Von diesen 150 388 Arten sind 42 108 bedroht. Sie stehen auf der "Roten Liste der gefährdeten Arten" [23].

Allein bei der Gruppe der Wirbeltiere sind laut der IUCN-Liste weltweit 18% der Arten gefährdet: 27% der Säugetiere, 13% der Vögel, 21% der Reptilien und 41% der Amphibien. Für Fische können keine prozentualen Angaben gemacht werden, da zu wenig Arten erfasst sind (nur 70%). Bei den Säugetie­ren sind dagegen 91% erfasst, bei den Vögeln 100%, bei den Amphibien 88% und bei den Repti­lien 87%. Bei den Pflanzen ist eine Aussage nur für die nackt­samigen Pflanzen sinnvoll (94% der bekann­ten Arten sind in der IUCN-Liste er­fasst): 42% sind vom Aussterben bedroht [23].

Die Diversität der Kulturpflanzen ist bedroht

Von den geschätzten 30 000 essbaren Pflanzenarten haben die Menschien im Laufe der Jahrhunderte 6000 bis 7000 Arten für ihre Ernährung angebaut. Heutzutage werden lediglich noch etwa 170 unterschiedliche Nutzpflanzen angebaut. Drei dieser Nutzpflanzen – Reis, Weizen und Mais – decken mehr als 40% unseres Kalorienbedarfs ab [24]. In dieser Reduzierung liegt eine Gefahr für die Ernährung der Menschen, die durch den Klimawandel noch verstärkt wird. Gegen Dürre, Insekten und Krankheiten widerstandsfähige Sorten werden nicht mehr angebaut.

5.5 Internationale Aktionen

Gegenwärtig ruhen die internationalen Anstrengungen zur Erhaltung der Biodi­versität auf vier Pfeilern. Der erste ist die politische Biodiversitätskonvention [3]. Der zweite ist die Erforschung der Biodiversität: Gebündelt werden die For­schungsanstrengungen vom Netzwerk DIVERSITAS (seit 2015: Future Earth) [25], das UNESCO und Internationaler Wissenschaftsrat ICSU (Inter­national Council for Science) auf den Weg gebracht haben, mit dem Ziel, Experten miteinander in Kontakt zu bringen. Der dritte Pfeiler ist die Auswer­tung der zusammengetragenen Erkenntnisse und Forschungsergebnisse durch das Millenium Ecosystem Assessment (Bewertung von 24 Schlüssel-Ökosys­temdienstleistungen) und durch die IPBES [26] (Intergovernmental Platform on Biodiversity and Ecosystem Services).

Die erst 2012 gegründete IPBES ist für die Biodiversität das, was das IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) für den Klimawandel darstellt. So wie das IPCC auch Weltklimarat genannt wird, nennt man die IPBES auch Weltbiodiversitätsrat.

Den vierten Pfeiler schließlich bilden die Messungen der Verände­rungen der Biodiversität sowie das Modellieren von Prognosen für die Zukunft. Dafür richtet seit 2009 das Netzwerk GEO BON [27] (Group on Earth Observa­tion Biodiversity Observation Network) auf allen Kontinenten Beob­achtungs­stationen ein, die die Veränderungen regelmäßig erfassen sollen.

Im Mai 2019 hat der Weltbiodiversitätsrat (IPBES) einen Sachstandsbericht zum Zustand der Biodiversität und der Ökosystemdienstleistungen auf der Erde herausgegeben [26].

Mäßige Ergebnisse

Das Bewusstsein über die Bedeutung und den Verlust der Biodiversität bahnte sich zwar erst spät den Weg aus dem Kreis der Wissenschaftler und Natur­schützer zur Allgemeinheit, inzwischen finden jedoch zahlreiche Aktionen statt, insbesondere auf lokaler Ebene. Ihnen ist zum Beispiel zu verdanken, dass der Untergang einiger weniger Arten verhindert werden konnte, darunter solche mit symbolischer Bedeutung, wie der Afrikanische Elefant, das Przewalski-Pferd, der brasilianische Schwarzhandtamarin (ein Krallenaffe) oder auch das Indische Panzernashorn.

Abb. 11: Przewalski-Pferde (auf der Causse Méjean, einem Hochplateau im französischen Zentralmassiv),
Foto: Ancalagon, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

In der von den Vereinten Nationen im Mai 2010 veröffentlichten dritten Aus­gabe der "Perspektiven der weltweiten Biodiversität" (Global Biodiversity Out­look 3) wird festgestellt, dass keines der 110 Länder, die bei den Vereinten Nationen ihren Bericht abgaben (der die bis 2010 erreichten Fortschritte dokumentieren sollte), die vorgesehenen Ziele erreicht hat: Die Gesamtfläche der natürlichen Habitate geht weiterhin fast überall zurück und ihr Zustand verschlechtert sich fortlaufend [28].

6. Die Ökosysteme übernehmen ökologische Aufgaben

Heutzutage ist die Erosion der Biodiversität ein globales Umweltproblem gewor­den – genauso wie der Klimawandel – und der Handlungsbedarf ist mittlerweile überall in den Köpfen angekommen. Das hat 2010 zur Gründung der IPBES geführt (von der schon weiter oben die Rede war), die unter Federführung der Vereinten Nationen eine Gruppe internationaler Experten zusammenführt, die nach dem Modell des IPCC die Entwicklung der Biodiversität verfolgen soll.

6.1 Die Überlebensfähigkeit der Ökosysteme

Die Untersuchung der Funktion der Ökosysteme und ihrer "Dienstleistungen" ist alles andere als abgeschlossen. Fest steht: Je größer die Biodiversität eines Ökosystems, desto größer ist auch seine Überlebensfähigkeit bzw. seine Resilienz, d. h. seine Fähigkeit, sich nach einer Störung zu regenerieren. Die wirkenden Mechanismen sind jedoch noch wenig bekannt und die Forschung auf diesem Gebiet muss intensiviert werden. Fest steht auch, dass die Arten sich umso besser an eine gestörte Umwelt anpassen, je größer ihre genetische Vielfalt ist. Ein in China durchgeführtes Experiment hat gezeigt, dass die genetische Vielfalt beim Reis seine Widerstandskraft gegen die hauptsächliche Reiskrankheit, den Schimmelbefall, beträchtlich steigert. Als die krankheits­anfälligen Reissorten zusammen mit anderen angebaut wurden, erhöhte sich der Ertrag um 89%, und die Krankheit ging um 94% zurück. Nach zwei Jahren des Experimentierens konnte auf Fungizide ganz verzichtet werden [29].

6.2 Die biologische Vielfalt der Ökosysteme

Man unterscheidet bei der biologischen Vielfalt von Ökosystemen drei Aspekte. Der Artenreichtum eines Ökosystems ist die Anzahl der verschiedenen in ihm lebenden Arten. Die funktionale Vielfalt umfasst die besonderen Fähigkeiten bestimmter Arten eines Ökosystems, zum Beispiel die Fähigkeit, Stickstoff aus der Luft zu fixieren. Und drittens zeichnen sich einige Ökosysteme dadurch aus, dass in ihnen Arten leben, die nirgends sonst zu finden sind, sogenannte endemische Arten. Die Beurteilung der Dienstleistungen eines Ökosystems muss allen drei Aspekten Rechnung tragen, auch wenn die funktionale Vielfalt die wichtigste ist.

6.3 Die ökologischen Dienstleistungen der Ökosysteme

Die Dienstleistungen eines Ökosystems sind mit den biogeochemischen Kreis­läufen verbunden, die in ihm ablaufen, insbesondere mit dem Kohlenstoff­kreislauf und dem Wasserkreislauf. Sie hängen aber auch mit den vielfachen Wechselwirkungen zwischen den Lebewesen sowie zwischen den Lebewesen und ihrer Umgebung zusammen. Die wichtigsten Dienstleistungen der Ökosys­teme sind: die Regulierung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre, die Wasseraufbereitung, die Wiederverwertung von Abfällen oder auch die Befruchtung der meisten Blütenpflanzen durch Tiere. Die ökologischen Dienst­leistungen lassen sich in drei Kategorien unterteilen: Versorgungsleistungen (Nahrungsquellen, Arzneimittelquellen, pflanzliche Fasern, Holz usw.), Regulie­rungsleistungen (CO₂-Senken, O₂-Quellen, natürliche Wasserklärung usw.) und Kulturleistungen (Tourismus, Naturerlebnis, Erholung, spirituelle oder religiöse Stätten usw.).

Im 4. Umweltzustandsbericht (Global Environment Outlook 4) [30] wird gleich zu Beginn des Kapitels über Biodiversität festgestellt, dass "People rely on biodiversity in their daily lives, often without realizing it" (Die Menschen sind in ihrem Alltag auf die Biodiversität angewiesen, meistens ist ihnen das aller­dings nicht bewusst). Zu den Ökosystemleistungen, die sich ständig ver­schlechtern, gehören: die Süßwasserreserven, die Meeresfischbestände, die Kapazität der Atmosphäre, Schadstoffe zu eliminieren, die Pollenübertragung, die Parasitenresistenz der Landwirtschaftssysteme, die Anzahl und Qualität der für Freizeit und Erholung wertvollen Stätten.

7. Was tun?

Die Biodiversität nimmt von den Polen zum Äquator hin zu – die tropischen Re­genwälder gelten als die artenreichsten Ökosysteme. Um den Äquator herum befinden sich auch die meisten "Biodiversitäts-Hotspots" [31]. Weltweit wur­den 36 Gegenden als Biodiversitäts-Hotspots eingestuft. Sie gelten in Anbe­tracht ihrer reichen (und zugleich bedrohten) Biodiversität als besonders schützenswert und beherbergen sehr viele endemische Arten. Zur Erinnerung: Eine Art heißt endemisch, wenn sie geografisch nur in einer fest abgegrenzten Region zu finden ist. Diese Brennpunktregionen erstrecken sich allerdings nur noch über etwa 2,5% der weltweiten Landoberfläche (über 70% der ursprüng­lichen Habitate dieser Hotspots wurden bereits zerstört). Über die Hälfte aller Pflanzen und 43% aller Landwirbeltierarten sind in den Biodiversitäts-Hotspots endemisch [32].

Abb. 12: Satellitenfoto der Erde, Foto: NASA, Earth Observatory

7.1 Biome und Ökoregion

Wissenschaftler und Naturschutzorganisationen haben auf unserer Erde – neben den Biodiversitäts-Hotspots – noch andere Regionen ausgemacht, deren Biodiversität bedroht und gleichzeitig besonders schützenswert ist. Zum Teil überlappen sich diese Gebiete.

Zum Beispiel hat die internationale Vogelschutzorganisation "BirdLife Inter­national" 218 "Endemic Bird Areas" (EBAs, Gebiete mit endemischen Vogel­arten) identifiziert – 105 davon auf Inseln, 113 auf dem Festland. 77% der EBAs befinden sich in den Tropen und Subtropen. Die EBAs beherbergen 93% der Vogelarten mit beschränkter Verbreitung, die Hälfte von ihnen ist gefährdet bzw. gering gefährdet, und die andere Hälfte ist von einer Ver­kleinerung und/oder Verschlechterung ihrer Habitate bedroht [33].

Der WWF wiederum hat 200 Schlüsselregionen ausgemacht, die sogenannten "Global 200 Ecoregions": Sie beherbergen den größten Teil der Biodiversität unserer Erde [34]. Global 200 Ecoregions und EBAs überlappen mit den Biodi­versitäts-Hotspots und anderen Schutzgebieten (Centres of Plant Diversity, High-biodiversity Wilderness Areas) [35].

Die Unterteilung in verschiedene Naturschutzgebiete dient vor allem einem Zweck. Sie soll helfen, eine Liste derjenigen Gebiete zu erstellen, in denen Maßnahmen zum Erhalt und zur Wiederherstellung der Biodiversität höchste Priorität haben.

7.2 Die Anstrengungen zum Erhalt der Biodiversität in Europa

Auf europäischer Ebene gibt es ein EU-weites Netz von Schutzgebieten: Natura 2000 ist über Ländergrenzen hinweg um die Erhaltung gefährdeter Arten und ihrer Habitate bemüht. Inzwischen sind im Rahmen von Natura 2000 schon 18,6% (Stand 2022) der Landfläche Europas als Natur­schutzgebiete ausgewiesen [36].

Um das Ziel der 2011 beschlossenen Biodiversitätsstrategie ("Lebensver­siche­rung und Naturkapital: Eine Biodiversitätsstrategie der EU für das Jahr 2020") zu erreichen, wurde anhand von regelmäßigen Bestands­erhebungen und Indika­toren der Zustand der biologischen Vielfalt evaluiert. Die Ergebnisse aus den verschiedenen Ländern wurden zusammengetragen, um auf EU-Ebene eine Aussage über die Entwicklung der Biodiversität in Europa machen zu können.

Zitat aus der Biodiversitätsstrategie 2030 [37]: "Zu den wichtigsten Maßnah­men, die bis 2030 umgesetzt werden sollen, gehören:

• die Schaffung von Schutzgebieten auf mindestens 30% der Land- und Meeresgebiete in Europa [...];
• die Wiederherstellung geschädigter Ökosysteme in der gesamten EU bis 2030 durch eine Reihe konkreter Verpflichtungen und Maßnahmen, etwa dadurch, dass der Einsatz und die Risiken von Pestiziden um 50% bis 2030 verringert und EU-weit 3 Milliarden Bäumen gepflanzt werden; [...]"

Bei der Erfassung des Zustands der Biodiversität wird immer mehr auch auf die Mitarbeit von freiwilligen Naturbeobachtern gesetzt. Ein Beispiel ist die Ini­tiative "Vigie-Nature", die vom Naturkundemuseum in Paris koordiniert wird. Wissenschaftler geben den Laien Formulare und eine genaue Anleitung an die Hand, und diese beobachten das ganze Jahr über die Natur in ihrer Umgebung (Vögel, Schmetterlinge, Fledermäuse, Amphibien, Schnecken, Hummeln, Pflan­zen, ...) und geben ihre Ergebnisse an die Wissenschaftler weiter. Im deutsch­sprachigen Raum betreuen NABU-Naturgucker (Deutsch­land), der Österreichi­sche Naturschutzbund und Info Flora (Schweiz) ähnliche Projekte [38].

7.3 Die Gründe für den Rückgang der Biodiversität

Die Gründe für die Erosion der Biodiversität in Europa sind bekannt. Der Haupt­grund ist der Niedergang der traditionellen Land- und Forstwirtschaft. Durch die intensive Bewirtschaftung der Böden wurden natürliche und halbnatürliche Habitate zerstört. Weitere bedeutende Verluste der Biodiversität gehen auf das Konto von zunehmender Urbanisierung, Industrialisierung, Flussbettverla­gerungen und Flussumleitungen, Zerstückelung der Habitate durch Infrastruk­turentwicklung und wachsendem Massentourismus.

Inzwischen sind sich die Forscher einig, dass auch der Klimawandel in starkem Maße zur Erosion der Biodiversität beiträgt. Daher ist der Kampf gegen die globale Erwärmung eng mit dem Kampf gegen die Erosion der Biodiversität verbunden.

Um das durch die UN-Klimarahmenkonvention festgelegte 2-Grad-Ziel zu erreichen (Begrenzung der globalen Temperaturerhöhung auf 2°C bis zum Jahr 2100) muss die Emission von Treibhausgasen drastisch reduziert werden. Laut IPCC müssen die Emissionen bis 2050 gegenüber dem Wert vom Jahr 2000 um 85% reduziert werden und spätestens im Jahr 2015 ihr Maximum erreicht haben [39]. Eine Möglichkeit, den CO₂-Gehalt der Atmosphäre zu reduzieren, liegt in dem Erhalt bzw. in der Wiederherstellung vieler Ökosysteme unserer Erde (insbesondere tropischer Regenwälder, Moore und Agrarlandschaften). Ökosysteme stellen bedeutende CO₂-Senken dar. Außerdem wird in den Öko­systemen unserer Erde fast dreimal so viel Kohlenstoff gebunden wie in der Atmosphäre; der Erhalt der bestehenden Kohlenstoffreservoirs hat daher höchste Priorität, unmittelbar gefolgt von (Wieder-)Aufforstung und Wieder­vernässung von Mooren.

8. Zusammenfassung

4,6 Milliarden Jahre geologischer und biologischer Evolution haben unserem Planeten eine außerordentliche Biodiversität beschert: genetische Vielfalt, Artenvielfalt und eine Vielfalt der Ökosysteme. Diese Biodiversität ist durch den Eingriff und die Aktivitäten der Menschen immer mehr in Bedrohung geraten. Bereits Lamarck [6] prophezeite in seinem Spätwerk die Selbstzer­störung der Menschheit durch Artenzerstörung infolge von Entwaldung und Bodenerosion.

Die wachsende und sich entwickelnde Menschheit hat die Umwelt verändert und die Biodiversität mit allen ihren verschiedenen Facetten drastisch redu­ziert. Verstärkt wird die Zerstörung der Biodiversität auch noch durch den Klimawandel. Es sterben hundert bis tausend Mal mehr Arten aus, als aus evolutionären Gründen erklärlich, und es wird prophezeit, dass zahlreiche Arten noch vor dem Ende dieses Jahrhunderts verschwunden sein werden. Hinzu kommt, dass die Menschen in einem Jahr so viele natürliche Ressourcen ver­brauchen, dass die Erde dafür zur Regeneration anderthalb Jahre braucht [40], die Erneuerungskapazität des Planeten also nicht ausreicht. Auch wenn diese Schätzungen mit ziemlich großen Unsicherheiten behaftet sind, besteht kein Zweifel daran, dass unser Planet sich in einer schweren Krise befindet, deren Folgen noch lange Zeit zu spüren sein werden.

Dabei sind wir in vieler Hinsicht von der Biodiversität abhängig. Unter anderem schöpfen wir aus ihr (fast) unseren gesamten Nahrungs- und Arzneimittel­bedarf. Auch die biogeochemischen Kreisläufe hängen von ihr ab, ganz davon abgesehen, dass die Natur mit ihrer Biodiversität ein unersetzlicher kultureller Schatz ist. Die ökologischen Leistungen, die uns die Biodiversität kostenlos liefert, und von denen wir ganz und gar abhängig sind, können nur sehr schwer durch Technologie ersetzt werden; und wenn überhaupt, ist dies mit enormen Kosten verbunden. Auch wenn wir noch nicht alle Funktionsmechanismen der Ökosysteme kennen, so können/sollten wir doch handeln.

Dafür reicht unser heutiges Wissen: Die Erhaltung der Biodiversität und ihre nachhaltige Nutzung müssen integrierter Bestandteil der Entwicklung werden und beide müssen in die wirtschaftlichen und politischen Entscheidungen einfließen. Deshalb sollten auch Umweltfragen und nachhaltige Entwicklung so früh wie möglich in der Schule behandelt werden.

---

Bildnachweis

Abb. 4: Regenwald Buchenwald Wiese Wüste

Perojevic Willow Jenny Schlüpmann Nepenthes

Public Domain CC BY-SA 2.5 privat CC BY-SA 3.0

---

Fußnoten

1: Edward O. Wilson (* 1929) ist ein US-amerikanischer Biologe und Natur­schützer. Sein Spezialgebiet ist die Myrmekologie (Ameisenkunde).

2: Biodiversity, E. O. Wilson (Herausgeber), Frances M. Peter (Mitheraus­geberin), National Academy Press, Washington D.C., 1988

3: Das internationale Übereinkommen über die biologische Vielfalt und Text der Biodiversitätskonvention (auf Englisch): Convention on Biological Diversity

4: IUCN Red List, Tabelle 1a, Stand: Dezember 2022

5: The Conservation: How many species on Earth?

6: Jean-Baptiste de Lamarck (1744–1829) war ein französischer Naturforscher.

7: Ernst Mayr (1904–2005) war ein deutsch-amerikanischer Evolutionsbiologe.

8: Mapping Carbon Beyond Forests: New Harmonized Global Maps of Above and Belowground Biomass Carbon (2010) (ORNL DAAC)

9: Ein Team von Wissenschaftlern hat in Australien die vermeintlich ältesten Fossilien gefunden. Sie stammen von Bakterien und sollen etwa 3,5 Milliarden Jahre alt sein. Quelle: Science Daily (12.11.2013)

10: Theodosius Dobzhansky (1900–1975) wurde in der Ukraine geboren und emigrierte 1927 in die USA. Er war Genetiker und Evolutionsbiologe und zusam­men mit Ernst Mayr einer der wichtigen Vertreter der synthetischen Evolu­tionsbiologie.

11: Charles Darwin (1809–1882) war ein englischer Naturforscher und Begrün­der der Evolutionstheorie.

12: Wir schreiben hier Pflanze, meinen aber eigentlich Chloroplastida, zu denen die Landpflanzen und die Grünalgen gehören.

13: Weitere Informationen und Fotos zur Meeresschnecke Elysia chlorotica auf Wikipedia und weichtiere.at

14: Kurzes Video: Eine Mimose zieht ihre Blätter ein. Hier ist übrigens nicht die meist bekanntere "falsche Mimose" (Acacia dealbata oder Silberakazie) mit ihren kleinen gelben kugelförmigen Blütenständen gemeint.

15: Gesamter Gesetzestext des Bundesnaturschutzgesetzes

16: Naturschutz in Österreich und Natur- und Heimatschutz in der Schweiz

17: 2024 gibt es weltweit 748 von der UNESCO anerkannte Biosphärenreser­vate in 134 Ländern (in Deutschland 16, in Österreich 4 und in der Schweiz 2), Quelle: UNESCO-Biosphärenreservate

18: Informationen zu "Natura 2000": Bundesamt für Naturschutz, Europäische Kommission

19: Heinrich-Böll-Stiftung: Die Vielfalt der Natur schützen

20: Millenium Ecosystem Assessment: www.millenniumassessment.org und Ecosystems and Human Well-being: Synthesis

21: GEO5: Global Environment Outlook 5

22: S.L. Pimm, G.J. Russell, J.L. Gittleman, T.M. Brooks: The Future of Biodiversity, Science, New Series, vol. 269, no. 5222 (1995) 347

23: Stand 2022: Anzahl der gefährdeter Arten (Entwicklung 1996–2022) und Rote Liste gefährdeter Arten

24: FAO: Once neglected, these traditional crops are our new rising stars (2018)

25: Future Earth und DIVERSITAS Deutschland

26: IPBES: Intergovernmental Platform on Biodiversity and Ecosystem Services = Zwischenstaatliche Plattform für Biodiversität und Ökosystem­dienstleistungen (auch Weltbiodiversitätsrat genannt).
Die IPBES hat im Mai 2019 einen Sachstandsbericht zum Zustand der Biodiver­sität und der Ökosystemleistungen der Erde herausgegeben: Global assess­ment report on biodiversity and ecosystem services (Summary for Policy Makers); Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger auf Deutsch: Globales Assessment der biologischen Vielfalt und Ökosystemdienstleistungen

27: GEO BON: Netzwerk zur weltweiten Beobachtung der Biodiversität

28: Global Biodiversity Outlook 3

29: Youyong Zhu et al.: Genetic diversity and disease control in rice, Nature 406 (2000) 718-722

30: Global Environment Outlook 4

31: Definition: Ein Biodiversitäts-Hotspot ist eine Gegend, in der es mindes­tens 1500 endemische Gefäßpflanzenarten gibt, und die mindestens 70% ihrer ursprünglichen Vegetation eingebüßt hat; Liste der Biodiversitäts-Hotspots.
Karte mit den Biodiversitäts-Hotspots: siehe Critical Ecosystem Partnership Fund oder Bildtafel 35.

32: Conservation International: Biodiversity Hotspots

33: Biodiversity a-z: Endemic Bird Areas (EBAs); BirdLife International: Endemic Bird Areas; BirdLife International: Important Bird Areas (IBAs)

34: WWF: "Global Protector"-Schlüsselregionen, WWF: Artenschutz in Zeiten des Klimawandels: Die Auswirkungen der Erderhitzung auf die biologische Vielfalt (2018)

35: : International Union for Conservation of Nature: Terrestrial biodiversity and the World Heritage List, Tabelle 3.6, S. 28

36: Natura 2000 Barometer
In Deutschland sind 15,4% der Landfläche als Naturschutzgebiete ausge­wiesen (dazu kommen noch fast 26 000 km² Meeresnaturschutzgebiete – das entspricht ca. 45% der Meeresfläche von Nord- und Ostsee); in Österreich sind es ebenfalls 15,4% und in Frankreich 11,2%. Alle Zahlen: Stand 2022, Natura 2000 Barometer.

37: Die EU-Biodiversitätsstrategie für 2030

38: Naturbeobachtungen an Wissenschaftler melden: NABU-Naturgucker, naturbeobachtung.at, info flora und info fauna: Online-Erfassungsmaske des SZKF (Schweiz)

39: The natural fix? The role of ecosystems in climate mitigation, (UNEP Rapid Assessment Report, 2009)

40: WWF: Living Planet Report 2016 (ecological overshoot = ökologischer Überverbrauch, siehe S. 75 und Glossar auf S. 124).
Weitere Informationen: Ecological Footprint Network

Abb. 13: Kokospalme (Cocos nucifera), Foto: Jenny Schlüpmann

Letzte Aktualisierung: 19.11.2024