Insektenvielfalt stärkt Holzertrag im Wald

„Die vorliegende Studie hat große Relevanz, da hier erstmals die Bedeutung einer artenreichen Insektengemeinschaft aus Pflanzenfressern und deren Fressfeinden auf Diversität und Produktivität von Waldsystemen experimentell nachgewiesen werden konnte. Hier wird gezeigt, dass artenreiche Baumbestände sowohl den Artenreichtum und Häufigkeit von blattfressenden Raupen aber auch gleichzeitig von räuberischen und parasitierenden Wespen fördern. Dadurch wird der Schaden an Bäumen gering- und deren Produktivität hochgehalten. Interessanterweise verringert sich dieser Kontrolleffekt mit zunehmender Zeit. Die positiven Effekte von Pflanzendiversität auf die Diversität von Insekten höherer trophischer Ebenen (Räubern) kennt man bereits aus Beobachtungen und Experimenten, zum Beispiel dem Jena-Experiment [1], die neue Studie erklärt aber auch die Zusammenhänge.“

„Der Aufbau des Experiments mit genügend Replikaten und Datenerhebung über sechs Jahre sind sehr solide Grundlagen für diese Studie, zum Beispiel zeigen sich auch die natürlichen Schwankungen der Insektenvorkommen zwischen den Jahren. Um die kausalen Zusammenhänge absolut zuverlässig nachzuweisen, könnte man Ausschlussexperimente (bei denen etwa bestimmte Insektenarten aus einem Testfeld ausgeschlossen werden; Anm. d. Red.) durchführen, in welchen man die Gemeinschaft an Insekten und anderen Tiergruppen besser kontrollieren kann. Dies ist in so einem Waldsystem aber sehr viel schwieriger durchzuführen als bei alleinstehenden Bäumen oder im Grasland. Einfacher und auch eleganter wäre es, die Nahrungsbeziehungen zwischen Pflanzenfressern und ihren Räubern mittels genetischer Methoden (Metabarcoding) nachzuvollziehen, wie es etwa für Wespen bereits durchgeführt wurde [2].“

Auf die Frage nach der Übertragbarkeit der Studienergebnisse auf Deutschland/Westeuropa vor dem Hintergrund der Studie von Staab et al. [3]:
„Das vorherrschende Ergebnis der chinesischen Studie, dass Produktivität und Diversität von Pflanzen und Insekten gekoppelt sind, ist auch auf Deutschland übertragbar. In der Studie von Michael Staab und Kollegen zum Insektenrückgang in deutschen Wäldern [3] wurde ja ebenfalls ein Rückgang von Insektenarten vor allem höher trophischer Ebene – das heißt Räubern – speziell in gemanagten Nadelwäldern beobachtet. Diese weisen nicht nur eine sehr geringe Baumartendiversität auf, sondern auch wenig Strukturvielfalt.“

Auf die Frage, welche Empfehlungen sich aus der Studie für das Waldmanagement in Deutschland/Westeuropa ableiten lassen, etwa den Umgang mit dem Borkenkäfer:
„Pflanzenfressende Schädlinge können eine ganze Reihe von Fressfeinden haben – bei den heimischen Borkenkäfern sind das etwa 300 Arten. Viele dieser Arten, zu denen sowohl Käfer als auch Fliegen und parasitische Wespen gehören – haben ebenfalls eigene Ansprüche an ihren Lebensraum, die sie in einem vielgestaltigen und strukturreichen Wald eher finden als in den noch vorherrschenden Reinbeständen aus Fichte oder Kiefer. Durch den Waldumbau von Reinbeständen hin zu naturnahen und artenreichen Wäldern, mit Baumarten, die auch besser mit Dürre und Stürmen zurechtkommen, verringert man also nicht nur die Ausbreitungsmöglichkeiten von Borkenkäfern, sondern konfrontiert sie auch mit einer Reihe von Fressfeinden, welche eine Massenvermehrung weniger wahrscheinlich macht.“

Auf die Frage, welche wichtigen Wissenslücken – in Bezug auf die Biodiversität in Wäldern – für ein erfolgreiches ökologisches Waldmanagement noch geschlossen werden müssen:
„Dies betrifft einige Bereiche, zum Beispiel: Was ist das optimale Maß an Biodiversität für die Aufrechterhaltung von Ökosystemfunktionen und -leistungen und für die Produktivität in Wäldern? Wie können wir sicherstellen, dass die Waldbewirtschaftungspraktiken langfristig nachhaltig sind, unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels und anderer Umweltstressoren? Welche Rolle spielen verschiedene Waldbewirtschaftungstechniken, wie selektiver Holzeinschlag oder Kahlschlag bei der Förderung oder Verringerung der Biodiversität? Wie können wir wirksame Überwachungs- und Bewertungssysteme entwickeln, um die Auswirkungen der Waldbewirtschaftung auf die Biodiversität und Ökosystemleistungen zu messen?“

„Die vorliegende Studie schließt eine bedeutende Wissenslücke, die in anderen Biodiversitäts-Experimenten bisher nicht geklärt werden konnte. Die Autor/innen konnten zeigen, dass der Holzertrag in Wäldern steigt, wenn dort insgesamt mehr Vielfalt vorherrscht – das heißt, wenn sowohl mehr Baumarten, als auch mehr ,nützliche‘ Insektenarten vorhanden sind. Die Bedeutung bestimmter Insektengruppen für Waldökosysteme ist bisher nicht so deutlich aufgezeigt worden. Damit leistet die Studie einen wesentlichen Beitrag dazu, zu verstehen, warum wir Biodiversität brauchen. Ein weiteres wesentliches Ergebnis ist, dass tatsächlich die räuberischen Insekten und Schlupfwespen, nicht aber die Prädation durch Vögel, für die beobachteten Effekte verantwortlich zu sein scheinen.“

„Die Studie ist als ausgesprochen solide zu bezeichnen. Die Daten basieren auf fünf Feld-Beprobungsjahren, was für eine ökologische Studie eine sehr gute Datenbasis darstellt. Die Statistik fußt auf der Verwendung von Strukturgleichungsmodellen, wie sie zum Beispiel auch in der Psychologie zur Schätzung des Intelligenzquotienten eingesetzt werden. Die Datenauswertung der Studie ist als hervorragend zu bezeichnen. Strukturgleichungsmodelle ermöglichen eine sogenannte ,statistische Kontrolle‘ von Zusammenhängen, ohne dass diese unmittelbar experimentell manipuliert werden müssen. Insgesamt dürfte es kaum einen besseren Ansatz zur Untersuchung von Baum-Diversitätseffekten geben. Andere vergleichbare Experimente, die einen ähnlich großen Gradienten der Baumdiversität abdecken würden, sind mir nicht bekannt.“

Auf die Frage nach der Übertragbarkeit der Studienergebnisse auf Deutschland/Westeuropa vor dem Hintergrund der Studie von Staab et al. [3]:
„Aufgrund des großen Baumdiversitäts-Gradienten sind die Ergebnisse von globaler Bedeutung. Inwiefern diese auf andere Regionen übertragbar sind, lässt sich leider nicht sagen, da in der Ökologie oftmals eine hohe Kontextabhängigkeit vorherrscht – das heißt, über Kontinente hinweg können durchaus auch Ergebnisse in verschiedene Richtungen zeigen. Im Gegensatz zu Baumdiversitäts-Studien in Deutschland handelt es sich um ein repliziertes Langzeit-Experiment. Das Design der erwähnten Studie in Communications Biology [3] erlaubt keine Aussagen zum Zusammenhang zwischen Insekten und der Produktivität von Wäldern. Vor dem Hintergrund anzunehmender Rückgänge von Insekten in Wäldern ist die aktuelle Studie von Li et al. aber durchaus alarmierend.“

Auf die Frage, welche Empfehlungen sich aus der Studie für das Waldmanagement in Deutschland/Westeuropa ableiten lassen, etwa den Umgang mit dem Borkenkäfer:
„Die Studie zeigt klar, dass artenreiche Wälder auch forstwirtschaftlich mehr Ertrag abwerfen können. Durch mehr Vielfalt im Wald ergibt sich so eine Win-win-Situation, bei der sowohl die Natur als auch die Forstwirtschaft gewinnen können.“

Auf die Frage, welche wichtigen Wissenslücken – in Bezug auf die Biodiversität in Wäldern – für ein erfolgreiches ökologisches Waldmanagement noch geschlossen werden müssen:
„Wir brauchen auch hier in Deutschland mehr Studien zur Baum-Artenvielfalt und zur Anpassung an klimatische Extreme. Die Bundeswaldinventur sollte unbedingt um Biodiversitäts-Komponenten erweitert werden, so dass wir irgendwann genauer wissen, in welchen Wäldern und an welchen Baumarten wir die größte Vielfalt an Insekten und die beste Schädlingskontrolle erwarten können.“

„Das Besondere und Neue an der Arbeit ist die Aussage, dass der positive Effekt von Pflanzendiversität auf die Produktivität des Waldes – der im gleichen Experiment und auch in anderen Experimenten bereits gezeigt wurde –, auch dadurch zustande kommt, dass mit zunehmender Pflanzenvielfalt pflanzenfressende Insekten stärker durch räuberische Insekten kontrolliert werden. Der positive Effekt von Pflanzendiversität auf die Häufigkeit und Diversität von pflanzenfressenden und räuberischen Gliederfüßern (Arthropoden) wurde auch schon in diesem und in anderen Baum-Diversitätsexperimenten und Experimenten in Grasländern gezeigt.“

„Das Baum-Diversitäts-Experiment in China ist weltweit einzigartig (BEF-China) und sehr gut angelegt. Wie leider sehr oft bei Publikationen in den ‚Nature‘-Journalen ist die Beschreibung der Methoden recht kurz gehalten, so dass es nicht möglich ist, die Validität letztendlich zu beurteilen. Soweit ich es nachvollziehen konnte, wurden Schmetterlingsraupen, die mit einer anerkannten Methode aus der Krone geklopft wurden, als Maß für Pflanzenfresser genommen. Dies ist legitim, da Schmetterlinge wohl auch in China die wichtigste Gruppe der blattfressenden Insekten darstellen. Als Maß für die Räuber und Parasitoide (meist Schlupfwespen) wurden allerdings Arten genommen, die in sogenannten Fangnestern gesammelt wurden. Dies sind Schilfstängel, die gebündelt ausgebracht werden und in denen dann Hautflügler nisten – insbesondere Bienen – und deren Larven dann parasitiert werden. Dies bedeutet, dass die Räuber und Parasitoiden, deren Diversität in der Analyse verwendet wurde, in der Mehrzahl wahrscheinlich Arten waren, die die Raupen nicht fressen oder parasitieren würden, weil sie Spezialisten von Hautflüglern sind. Der Studie liegt also die (unausgesprochene) Annahme zugrunde, dass die Diversität der Räuber und Parasitoide von stängelbrütenden Hautflüglern zumindest proportional zur Diversität derjenigen Räuber und Parasitoide ist, die die Schmetterlingsraupen fressen/parasitieren. Dies kann so sein, muss aber nicht.”

„In der Studie wurde sowohl die Diversität der Pflanzenfresser als auch die der Räuber/Parasitoiden als Funktion der Pflanzendiversität gemessen. Die Pflanzendiversität wurde manipuliert und somit gibt es einen kausalen Nachweis darüber, dass die Pflanzendiversität die Insektendiversität positiv beeinflusst. Der Nachweis des Effekts einer höheren Prädation (auf die Pflanzenbiomasse/Primärproduktion; Anm. d. Red.) wurde nur statistisch erbracht, durch die Modellierung mit Strukturgleichungsmodellen. Letztendlich würde ein Experiment benötigt, indem die Pflanzenfresser und die Räuber unabhängig voneinander entfernt werden müssten. Dies ist logistisch fast nicht möglich, aber zumindest könnte ein Experiment mit einem Insektizid zeigen, dass die Pflanzenfresser tatsächlich einen großen Einfluss auf die Pflanzenbiomasse haben.“

Auf die Frage nach der Übertragbarkeit der Studienergebnisse auf Deutschland/Westeuropa vor dem Hintergrund der Studie von Staab et al. [3]:
„Es gibt keinen Grund für die Annahme, dass die beobachteten Mechanismen in China anders sein sollten als in Deutschland. Somit sind die Ergebnisse grundsätzlich übertragbar. Die vorliegende Studie untersucht nicht einen Insektenrückgang – auch wenn die Anzahl der Räuber über die Zeit zurückging – und die Studie zum Insektenrückgang [3] befasste sich nicht mit der Rolle von Insekten für die Produktivität der Bäume. So gesehen ist aus meiner Sicht der Zusammenhang so, dass wir auch in Deutschland stärker die Rolle der Baumvielfalt für die Insektenvielfalt sowie das Zusammenspiel zwischen Produktivität des Waldes und biologischer Vielfalt, aber auch den Einfluss auf die längerfristige Entwicklung von Insektenpopulationen untersuchen sollten. Wir wissen nichts darüber, inwieweit eine höhere Baumartenvielfalt in Deutschland tatsächlich auch einen Effekt auf den Bestandszuwachs und die Resilienz des Zuwachses hat, der über das Zusammenwirken zwischen pflanzenfressenden und insektenfressenden Gliederfüßern vermittelt wird.“

Auf die Frage, welche Empfehlungen sich aus der Studie für das Waldmanagement in Deutschland/Westeuropa ableiten lassen, etwa den Umgang mit dem Borkenkäfer:
„Die Studie sollte uns bestärken, die Rolle von Fressfeinden im Wald wieder stärker zu untersuchen. Nachdem dies ein aktives Forschungsthema bis in die 1960er Jahre war, ist es sehr in Vergessenheit geraten. Maßnahmen, die die Häufigkeit und Diversität von Fressfeinden im Wald fördern – wie eine höhere Baumdiversität –, könnten wahrscheinlich eine wichtige Rolle spielen, um die Auswirkungen der durch den Klimawandel erwarteten Erhöhung der Anzahl von Massenvermehrungen von Schadinsekten zu reduzieren. Dabei geht es nicht nur um Borkenkäfer im Nadelwald, sondern auch beispielsweise um Schwammspinner und Eichenprozessionsspinner im Laubwald. Dies muss in einer gemeinsamen Aktion von Waldbesitzern und Wissenschaft untersucht werden.“

Auf die Frage, welche wichtigen Wissenslücken – in Bezug auf die Biodiversität in Wäldern – für ein erfolgreiches ökologisches Waldmanagement noch geschlossen werden müssen:
„Grundsätzlich gibt es leider so gut wie kein Monitoring der Biodiversität in Wäldern. Dies sollte eingeführt und mit den regelmäßig durchgeführten Forstinventuren verknüpft werden. Gleichzeitig sind auch Experimente vonnöten, bei denen sowohl die Baumartenzahl und Baumartenzusammensetzung als auch die Managementmaßnahmen variiert werden. Dies ist dringend, weil im Moment niemand weiß, wie der resiliente Wald der Zukunft eigentlich aussehen sollte. Es werden auch fremdländische Arten diskutiert, die die Fichte ersetzen sollen – zum Beispiel die Douglasie –, aber wir wissen leider immer noch sehr wenig darüber, wie eine Beimischung solcher Arten die einheimische biologische Vielfalt beeinflusst.“