Höhere CO2-Werte machen Pflanzen weniger nahrhaft und schädigen Insektenpopulationen

Höhere CO2-Werte machen Pflanzen weniger nahrhaft und schädigen Insektenpopulationen Diese Heuschrecken sind, wie viele Insekten auf der ganzen Welt, rückläufig. Dave Rintoul, CC BY-ND

Die große Idee

Heuschreckenpopulationen, wie die vieler anderer Insekten, sinken. Meine Kollegen und ich haben einen neuen möglichen Schuldigen identifiziert: Die Pflanzen, auf die Heuschrecken als Nahrung angewiesen sind, werden aufgrund des erhöhten Kohlendioxidgehalts in der Luft weniger nahrhaft.

Immer mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre neigen dazu Fördern Sie das Pflanzenwachstum, indem Sie ihnen zusätzlichen Kohlenstoff zuführen. Aber alles, was Kohlenstoff hinzufügt, ist andere Nährstoffe auspressen dass Pflanzenfresser - wie Insekten und Menschen - gedeihen müssen. Diese schnell wachsenden Pflanzen enthalten weniger Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Natrium - eher Eisbergsalat als Grünkohl.

Höhere CO2-Werte machen Pflanzen weniger nahrhaft und schädigen Insektenpopulationen Die Konza Prairie, ein geschütztes Grünland in Kansas, ist ein einzigartiges Forschungsgebiet: jahrzehntelange Daten und minimaler menschlicher Einfluss. Ellen Welti, CC BY-ND

Auf unserem Untersuchungsgebiet in einer Prärie in Kansas zeigen meine Kollegen und ich, dass bei mehr als 40 Arten von Heuschrecken Die Gesamtbevölkerung sinkt jährlich um mehr als 2%. Dies führte in den letzten zwei Jahrzehnten insgesamt zu einem Rückgang der Heuschreckenzahlen um etwa ein Drittel. Diese Bevölkerungsrückgänge gehen parallel zum Rückgang der Grünlandnährstoffe. Die Populationen der Heuschrecken variieren aus vielen Gründen von Jahr zu Jahr, aber meine Kollegen und ich glauben, dass die durch erhöhten CO2-Gehalt verursachte Verdünnung der Pflanzennährstoffe der wahrscheinlichste Grund für den Rückgang ist.

Dies summiert sich zu der sogenannten „Nährstoffverdünnungshypothese“: Erhöhtes CO2 macht Pflanzen pro Biss weniger nahrhaft und Insekten zahlen den Preis.

Warum es wichtig ist

Ökologen haben sich bisher auf den Einsatz von Pestiziden und den Verlust einheimischer Lebensräume als Ursachen für den Rückgang von Insekten konzentriert.

Diese Faktoren sind bei der nicht wahrscheinlich großes einheimisches Präriereservat wo ich arbeite. Der von unserer Studie festgestellte Rückgang der Heuschrecken um 2% pro Jahr ähnelt jedoch unheimlich dem Rückgang von 2%, der aus Langzeitstudien rund um den Globus gemeldet wurde Motten und Schmetterlinge, deren Junge - Raupen - auch unersättliche Pflanzenfresser sind.

Andere Faktoren wie der Einsatz von Pestiziden und die Zerstörung von Lebensräumen sind sicherlich Insektenpopulationen an vielen Orten zu verletzen. Da CO2 weltweit zunimmt, vermuten meine Kollegen und ich, dass die Nährstoffverdünnung für pflanzenfressende Insekten in einer Vielzahl von Lebensräumen, sowohl in unberührten als auch in degradierten Ökosystemen, wahrscheinlich eine schlechte Nachricht ist. Und da Insekten entscheidende Bestandteile aller terrestrischen Nahrungsnetze sind, ist ihr Verlust betrifft viele andere Organismen von Pflanzen bis zu Vögeln.

Wie wir unsere Arbeit machen

Konza Prairie ist eine große geschützte Prärie im Nordosten von Kansas. Seit Anfang der 1980er Jahre sammeln Forscher dort Daten über Gräser, Insekten und Tiere. Meine Kollegen und ich haben uns bei der Durchführung unserer Studie auf diese Langzeitdaten und physischen Proben aus den vergangenen Jahren verlassen.

Die Anzahl der Heuschrecken schwankt in einem Zyklus von ungefähr fünf Jahren, der auf Klimaveränderungen wie die folgt El Niño Südliche Oszillation. Mit einem jahrzehntelangen Datensatz konnten meine Kollegen und ich diese Zyklen klar vom langfristigen Bevölkerungsrückgang trennen und sehen, wie sich steigende CO2-Werte auswirkten.

Diese Art von Daten ist überraschend selten, was zu zahlreichen Kontroversen hinsichtlich der Allgegenwart von Insektenrückgängen geführt hat. Websites wie die Konza Prairie (Teil der NSF-finanzierten Langfristiges ökologisches Forschungsnetzwerk) stehen an vorderster Front bei der Dokumentation der sich verändernden Ökosysteme der Erde.

Höhere CO2-Werte machen Pflanzen weniger nahrhaft und schädigen Insektenpopulationen Blockdruck einer auffälligen Heuschrecke (Hesperotettix speciosus) ein Sonnenblumenblatt essen. Ellen Welti, CC BY-ND

Was ist noch nicht bekannt?

Die Nährstoffverdünnung durch CO2 ist eine überzeugende Hypothese dafür, warum weit verbreitete Insektenrückgänge auftreten. Unsere Daten stimmen mit anderen Experimenten überein, die CO2 in Ökosysteme pumpen und sowohl Pflanzennährstoffe als auch Insektenwachstum reduzieren.

Solide Daten zu Insektenzahlen im Zeitverlauf sind jedoch immer noch recht selten, und es gibt immer noch mehr Fragen als Antworten. Wie weit verbreitet ist die Nährstoffverdünnung in Ökosystemen weltweit? Leiden pflanzenfressende Insekten am stärksten? Welche Ökosysteme sind am stärksten betroffen?

Gegenwärtig fehlen uns Ökologen sogar grundlegende Bevölkerungsschätzungen für die meisten wirbellosen Arten der Erde, die die überwiegende Mehrheit der Tiervielfalt ausmachen.

Ich vermute, dass eine weit verbreitete Nährstoffverdünnung durch CO2 wahrscheinlich die Ökosysteme und Organismen der Erde - einschließlich des Menschen - über Generationen hinweg beeinträchtigen wird, zumindest solange fossile Brennstoffe verbrennen und der CO2-Gehalt weiter steigt.

Über den Autor

Ellen Welti, Postdoktorandin für Biologie, University of Oklahoma

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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