Das Bienen-Sterben in den USA und Europa sowie der Rückgang der Diversität und Abundanz heimischer Blütenbesucher haben weltweit Sorge um die Zukunft der Pollination geschürt – und eine hitzige Diskussion über eine allgemeine „Pollinationskrise“ losgetreten. Dies ist zum Teil der funktionellen Bedeutung der Pollination als Ökosystem-Dienstleistung im Allgemeinen geschuldet. Eine erfolgreiche Pollination ist nicht nur für die Reproduktion von Blütenpflanzen, sondern auch für die Nahrungsmittelproduktion – und somit auch für den Wohlstand des Menschen – von größter Bedeutung. Dementsprechend legt die aktuelle Forschung ein besonderes Augenmerk auf dieses Thema und eine stetig wachsende Anzahl an Studien beschäftigt sich in Verbindung mit Biodiversitätsverlust und Ökosystemwandel mit der Stabilität der Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern.

Meine Dissertation konzentriert sich auf die mutualistischen Interaktionen zwischen Blütenpflanzen und Blüten besuchenden Insekten und ihre interaktive Reaktion auf die Intensivierung der Landnutzung sowie auf die Ressourcenwahl Blüten besuchender Insekten in Abhängigkeit von Pollenqualität. Der neuartige Ansatz des hier präsentierten Projekts ist es, quantitative Interaktionsnetzwerke zu nutzen, um aufzuzeigen, wie eine Art auf Landnutzung reagiert und wie ihre Reaktion ihre Interaktionspartner beeinflusst. Betrachtet man die Identität der Partner einer Art sowie die Interaktionsstärken, lässt sich darauf schließen, wie natürliche Lebensgemeinschaften auf Störungen reagieren und welche sekundären Aussterberisiken für Arten in Ökosystemen, die landwirtschaftlicher Intensivierung unterliegen, möglicherweise resultieren. Mein Projekt ist eine der ersten breit angelegten Untersuchungen über die Charakteristiken und die Fragilität der Beziehungen zwischen verschiedenen Spezies in real existierenden Ökosystemen, die einer sich intensivierenden Flächennutzung unterliegen. Über zwei Vegetationsperioden hinweg haben wir verschiedene Charakteristika der Beziehungen von Pflanzen und den sie besuchenden Insekten entlang eines Landnutzungsgradienten im Grünland untersucht. Die Studie wurde innerhalb des Großprojektes der Biodiversitäts-Exploratorien durchgeführt, die jeweils 50 experimentelle Grünlandflächen in Nordost-, Zentral- und Südwestdeutschland (Schorfheide-Chorin, Hainich-Dün, Schwäbische Alb) umfassen. Diese Grünlandflächen repräsentieren Nutzungstypen, die von naturnahen, geschützten Flächen bis hin zu intensiv gedüngten, häufig gemähten oder intensiv beweideten Flächen reichen. Ein Vergleich zwischen intensiv und extensiv genutzten Wiesen ergab, dass die Abundanz von Pflanzen, Bienen und Schmetterlingen auf extensiv genutzten Wiesen signifikant höher war als auf intensiv genutzten. Bezüglich der Diversität ließ sich ein negativer Einfluss höherer Landnutzungsintensität dagegen nur für Schmetterlinge nachweisen (Kapitel 2). Dennoch zeigte eine Analyse der Artenzusammensetzung von Pflanzen und Blütenbesuchern erhebliche Unterschiede zwischen den Nutzungstypen auf. Die Artüberschneidung betrug lediglich 43 % bei Pflanzen und 42 % bei Blütenbesuchern. Ein klarer Hinweis darauf, dass die Untersuchung von Biodiversität und Abundanz alleine nicht ausreicht, um eine biotische Homogenisierung und damit einen Schwund der funktionalen Diversität nachzuweisen. Außerdem hatte die mit der Landnutzungsintensivierung einhergehende Ressourcen-Verknappung stärkere Auswirkungen auf die Reaktion spezialisierter Pollinatoren-Gruppen, als auf die Reaktion solcher, die als nicht oder kaum spezialisiert angesehen werden können. Daher wollten wir herausfinden, ob sich der zu beobachtende parallele Rückgang von Pflanzen und Pollinatoren durch eine wechselseitige Spezialisierung erklären lässt. Wir untersuchten dazu 162 auf 119 Wiesen und Weiden unterschiedlicher Nutzungsintensität aufgenommene Pflanzen-Pollinatoren-Netzwerke in Hinblick auf ihre Stabilität. Das durch die Landnutzung bestimmte Schicksal einer Pflanzenart und des sie besuchenden Bestäubers waren eng miteinander verknüpft. Weiterhin hatte die Intensivierung der Landnutzung einen überproportionalen Einfluss auf die Abundanz spezialisierter Bestäuberarten. Die Abundanz spezialisierter Pflanzenarten nahm entlang des Landnutzungsgradienten nicht überproportional ab (Kapitel 3). Die Intensivierung der Landnutzung scheint zu einem Rückgang der Pflanzendiversität zu führen, der wiederum zu einem ressourcenbedingten Rückgang der Bestäuberdiversität führt. Die durchschnittliche Reaktion der Pollinatoren auf die Landnutzung hat zwar auch einen Einfluss auf die Abundanz der von Ihnen besuchten Pflanzen, jedoch ist dieser Effekt weniger stark ausgeprägt. Netzwerkanalysen stellen somit ein geeignetes Werkzeug zur Charakterisierung mutualistischer Beziehungen innerhalb von Artengemeinschaften dar. Sie können zur Vorhersage der Reaktion einer Artengemeinschaft auf Störung sowie der durch Artenverlust möglicherweise resultierenden Konsequenzen herangezogen werden. Um herauszufinden, welche Aspekte der Landnutzung die Pflanzen-Pollinatoren-Beziehungen am stärksten beeinträchtigen, haben wir die Auswirkungen der Düngung, der Mahd und der Beweidung isoliert analysiert (Kapitel 4). Die Ergebnisse zeigten, dass sich die drei Komponenten in ihrem Einfluss auf den Artenreichtum und die Abundanz von Pflanzen sowie Pollinatoren zwischen den Exploratorien stark unterschieden. Während sowohl ein Anstieg der Düngeintensität als auch der Mahdhäufigkeit in zwei von drei Untersuchungsregionen mit einem Rückgang der Artenzahl bei den Pflanzen verbunden war, zeigten sich bei Artenreichtum, Abundanz und Komposition der Pollinatoren sowohl zwischen den Regionen als auch zwischen taxonomisch verschiedenen Pollinatorengruppen sehr unterschiedliche Trends. Daher zeigen die Ergebnisse, dass es nicht ohne weiteres möglich ist, Schlussfolgerungen und Management-Empfehlungen von einer Region auf andere zu übertragen. Gleichwohl konnten wir auch hier zeigen, dass über alle Exploratorien hinweg das Schicksal der Pollinatoren durch die Reaktion der von ihnen besuchten Pflanzen auf die Landnutzungsintensität bestimmt wurde und umgekehrt (Kapitel 4). Spezialisierte Pollinatoren wie beispielsweise oligolektische Bienen (Bienen, die nur den Pollen einer einzigen Pflanzenfamilie oder gar einer einzigen Pflanzenart sammeln) gelten häufig als anfälliger gegenüber äußeren Beeinträchtigungen und somit auch gegenüber Veränderungen im Ökosystem. Dies wird als Preis für die Spezialisierung angesehen – eine Hypothese, die durch meine Ergebnisse gestützt wird (Kapitel 3 und 4). Man geht davon aus, dass der Nutzen der Spezialisierung ihre Nachteile überwiegt. Bezogen auf Pollinatoren galt bislang, dass die Vorteile der Spezialisierung aus einer effizienteren Nahrungsaufnahme an den besuchten Pflanzen heraus resultieren. Dazu zählt neben zahlreichen weiteren Aspekten die Spezialisierung auf besonders nährstoffreichen Pollen. Wir haben deshalb den Pollen von 142 Pflanzenarten gesammelt und die Zusammensetzung seiner Aminosäuren qualitativ analysiert. Die Zusammensetzung der Aminosäuren variierte stark zwischen den verschiedenen Pflanzenarten – nur bei taxonomisch verwandten Spezies waren große Ähnlichkeiten nachzuweisen. Überraschenderweise erwies sich die Konzentration sowohl freier als auch protein-gebundener Aminosäuren – auch die der essentiellen – bei den Pollen liefernden Pflanzen, die von oligolektischen Bienen besucht werden, als deutlich niedriger, als bei anderen Pflanzen (Kapitel 5). Des Weiteren wich die Zusammensetzung der Aminosäuren der Pollen bei den von oligolektischen Bienen besuchten Pflanzen stärker von der für Honigbienen optimalen Zusammensetzung essentieller Aminosäuren ab, als bei anderen Pflanzen. Das legt die Annahme nahe, dass Konkurrenzvermeidung oder anders gesagt der kompetitive Vorteil in Bezug auf die Pollenquantität dazu geführt hat, dass sich oligolektische Bienen auf Pflanzen spezialisiert haben, die Defizite in der Zusammensetzung ihrer Pollen-Aminosäuren aufweisen. Dieser Hypothese muss noch genauer nachgegangen werden.

Die Ergebnisse, die ich in dieser Dissertation präsentiere, werfen ein neues Licht auf die Interaktionsmuster zwischen Pflanzen und Pollinatoren und die daraus resultierenden Konsequenzen. Konträr zur derzeit vorherrschenden Meinung zeigen wir auf, dass die Interaktionen zwischen Pflanzen und Pollinatoren ein hoch spezialisiertes System bilden, in dem die Diversität von Pflanzen und Pollinatoren stark voneinander abhängt.