Ökologische Interaktionen sind wie ein fließender Tanz in der Natur, in ständiger Bewegung, manchmal sanft und synchronisiert, manchmal kraftvoll und herausfordernd, und zeigen, dass Fäden des Wandels die Harmonie des Lebens über Zeit und Raum weben. Eine Möglichkeit, solche ökologischen Wechselwirkungen zu beobachten, ist die sogenannte „Interaktionsnetzwerke". Interaktionsnetzwerke stellen die komplexen Interaktionen zwischen verschiedenen Arten innerhalb einer Gemeinschaft dar, wobei Arten Knotenpunkte sind und diese miteinander verbunden sind, wenn bekannt ist, dass sie interagieren. Die Nutzung ökologischer Netzwerke ermöglicht es uns daher, Interaktionen – etwa zwischen Pflanzen und ihren Bestäubern – zu visualisieren und eine Reihe von Metriken zu berechnen, die Forschern helfen, zu verstehen, wie Gemeinschaften zusammengesetzt sind und wie anfällig sie sind.

Traditionell untersuchten Ökologen diese Interaktionsnetzwerke als statische Einheiten: Sie nahmen während eines bestimmten Zeitraums Stichproben und gingen davon aus, dass diese Auswahl ökologischer Interaktionen die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Interaktionen an einem bestimmten Standort darstellte. Wir wissen jedoch, dass sich ökologische Interaktionen selten so verhalten; Wie Arten variieren sie über Zeit und Raum. Dies ist für uns offensichtlich, da wir je nach Jahreszeit feststellen, dass nur einige Insekten aktiv sind und einige Pflanzen Blüten tragen. Wenn wir jedoch zu einer anderen Jahreszeit einen anderen Ort oder sogar denselben Ort besuchen, werden wir feststellen, dass andere Arten interagieren. Daher haben Forscher nach Möglichkeiten gesucht, diese Dynamik in die Untersuchung ökologischer Netzwerke einzubeziehen, da das Verständnis dieser Veränderungen für die Vorhersage und Bewältigung der biologischen Vielfalt in unserer Welt, insbesondere in Zeiten des Klimawandels, von entscheidender Bedeutung ist.

Denken Sie daran, Dr. Sandra Hervías-Parejo und ihre Mitarbeiter führten eine faszinierende Studie durch, bei der ein innovativer Ansatz zum Einsatz kam mehrschichtige Interaktionsnetzwerke nähern Sie sich dem berücksichtigt gleichzeitige Variationen über Zeit und Raum. Diese Netzwerke umfassen mehrere Interaktionsebenen und erklären Unterschiede im Artenreichtum über Zeit und Raum. Knoten und Kanten sind in diesen Netzwerken immer noch vorhanden, aber sie sind in separate Schichten unterteilt, die verschiedene Arten von Interaktionen darstellen. Mithilfe dieser Ebenen können verschiedene Formen von Kontakten, räumliche Standorte, Subsysteme oder Zeitpunkte abgebildet werden. Verbindungen zwischen Knoten innerhalb derselben Schicht werden als bezeichnet Intralayer-Verbindungen, während Verbindungen zwischen Knoten in verschiedenen Schichten vorhanden sind Zwischenschichtverbindungen. Dieser neue Ansatz ist vielversprechend für die Untersuchung ökologischer Wechselwirkungen, da er anerkennt, dass solche Wechselwirkungen nicht isoliert innerhalb eines Ökosystems auftreten, sondern gleichzeitig nebeneinander existieren.

Diagramm, das zwei Arten von Interaktionsnetzwerken zeigt, eines mit einer einzelnen Ebene und eines mit mehreren Ebenen. Im mehrschichtigen Netzwerk entspricht jedes Quadrat aus gepunkteten Linien einer Schicht, in diesem Fall den verschiedenen Jahreszeiten. Die schwarzen geschwungenen Linien, die dieselben Arten zwischen den Schichten verbinden, entsprechen Verbindungen zwischen den Schichten, während die grauen und geraden Linien Verbindungen zwischen den Schichten darstellen. Die Figur verwendet gemeinfreie Symbole von Phylopisch. 

Im Frühjahr 2021 führten die Autoren fünf aufeinanderfolgende Feldarbeiten (März bis Juli 2021) in drei verschiedenen Lebensräumen auf der Insel Menorca im Mittelmeer durch. Sie wählten drei Standorte auf der Insel mit drei unterschiedlichen Lebensräumen aus und zeichneten Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern auf. Darüber hinaus führten sie Blütenzählungen an einzelnen Pflanzen durch, um die Anzahl der offenen Blüten, der beobachteten Blüten und der Blüten, die von jedem besuchenden Blüteninsekt in zufällig ausgewählten Transekten an jeder Probenahmestelle kontaktiert wurden, abzuschätzen. Dies lieferte wertvolle Daten zur Abschätzung des Pflanzenartenreichtums und der Blütendichte in den jeweiligen Gebieten.

Typische Landschaften der Insel Menorca. Bilder von Martin Pfennigschmidt, Corinna schenk und Corinna schenk on Pixabay.

Basierend auf ihren gesammelten Daten konstruierten die Forscher zwei verschiedene mehrschichtige Netzwerke: ein zeitliches mehrschichtiges Netzwerk und ein räumliches mehrschichtiges Netzwerk. Das räumliche Netzwerk gruppierte die Interaktionen in drei Schichten (eine Schicht für jeden Lebensraum), während das zeitliche Netzwerk die Interaktionen in fünf Schichten (eine Schicht für jeden Probenahmemonat) gruppierte. Diese Netzwerke ermöglichten es ihnen, die dynamischen Interaktionen zwischen Arten über Zeit und Raum zu analysieren und so ein umfassendes Verständnis der ökologischen Beziehungen im untersuchten Ökosystem zu gewinnen.

Eine der faszinierendsten Erkenntnisse dieser Forschung ist der signifikante Wechsel von Arten und Interaktionen über Raum und Zeit hinweg. Während Artenumsatz war mit der Zeit immer ausgeprägter Umsatz von Interaktionen war im Weltraum stärker ausgeprägt. Dies bedeutet, dass es im Laufe der Zeit zu einer größeren Veränderung der in verschiedenen Zeiträumen vorkommenden Arten kam, während die Interaktionen bei der Bewegung zwischen verschiedenen Lebensräumen eine größere Variation aufwiesen. Der Artenumsatz wurde durch das Vorhandensein endemischer Arten, Arten mit eingeschränkter Verbreitung und durch den Zeitpunkt der Pflanzenblüte beeinflusst. Andererseits war der Wechselwirkungsumsatz im Weltraum aufgrund der unterschiedlichen Artenvielfalt und abiotischen Faktoren zwischen den Lebensräumen höher. Mit anderen Worten: Die Interaktionsvariation war beim Vergleich verschiedener Lebensräume aufgrund der einzigartigen Bedingungen, die jeder Lebensraum hinsichtlich der Artenzusammensetzung und Umweltfaktoren bot, signifikanter. Dies deutet darauf hin, dass Bestäuber über eine strategische Anpassungsfähigkeit verfügen und ihre Interaktionen an unterschiedliche ökologische Szenarien anpassen.

Die Studie ergab auch, dass der Beitrag von Pflanzen und Bestäubern zur Netzwerkstruktur je nach betrachteter Komponente unterschiedlich ist. Während Pflanzenarten eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Zusammenhalts räumlicher Netzwerke spielten, korrelierte die Bedeutung von Bestäubern mit beiden Skalen. Dieses Ergebnis zeigt zumindest teilweise, dass die Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern eine Folge zufälliger Begegnungen zwischen Pflanzen und Bestäubern sind. Und dies wird noch deutlicher, wenn wir die Vielseitigkeit der Arten betrachten. Die Vielseitigkeit der Pflanzenarten steht in einem positiven Zusammenhang mit der Anzahl der Blüten im räumlichen Netzwerk. Dies liegt daran, dass Bestäuber in Umgebungen mit begrenzten Ressourcen, wie zum Beispiel auf Inseln, verfügbare Ressourcen verbrauchen, ohne sich zu spezialisieren. Im Gegensatz dazu steht die Vielseitigkeit der Bestäuber in einem positiven Zusammenhang mit ihrer Häufigkeit. Dies ist vor allem auf drei Bienenarten zurückzuführen (Andrena ovatula, Anthophora plumipes und Anthophora subterranea) und Insekten der Ordnung Thysanoptera, die die meisten zeitlichen und räumlichen Partnerschaften mit anderen Arten eingehen und als räumliche und zeitliche Verbindungselemente in Interaktionsnetzwerken zwischen Pflanzen und Bestäubern fungieren.

Die Studie ergab auch, dass zeitliche Netzwerke im Vergleich zu räumlichen Netzwerken eine höhere Anzahl von Modulen (dh miteinander verbundenen Artengruppen) aufwiesen. Dies impliziert, dass Arten in räumlichen Netzwerken konsistente Interaktionen aufrechterhalten und gleichzeitig zuverlässige Partner in verschiedenen Lebensräumen finden können. Daher spielen sie eine wichtige Rolle als Verbindungselemente zwischen verschiedenen räumlichen Ebenen. Darüber hinaus war die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen und Bestäubern an zeitliche Netzwerke besonders hervorzuheben. Der Artenaustausch zwischen Modulen in diesen Netzwerken lässt auf ein höheres Maß an Flexibilität und Widerstandsfähigkeit dieser Organismen schließen und steigert so ihre Fähigkeit, unter verschiedenen Umweltbedingungen zu gedeihen.

Darüber hinaus weist die Gruppierung von Bestäubern aus unterschiedlichen Funktionsgruppen auf deren starke Verbindung untereinander hin. Dies unterstreicht die Bedeutung der Präsenz bestimmter Arten in verschiedenen Lebensräumen und während verschiedener Probenahmezeiträume für die Aufrechterhaltung dieser Netzwerke. Diese Assoziationen gehen über bloße morphologische oder artbezogene Merkmale hinaus und tragen wesentlich zum ökologischen Gleichgewicht und zur Stabilität dieser Systeme bei.

Angesichts all dieser faszinierenden Ergebnisse liefert diese Studie wertvolle Einblicke in die dynamische Natur der Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern und unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung sowohl räumlicher als auch zeitlicher Skalen. Das Verständnis der gemeinsamen Muster und Treiber dieser Interaktionen wird von entscheidender Bedeutung, da globale Veränderungen weiterhin Auswirkungen auf Ökosysteme haben. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass kurze Blütezeiten die Verfügbarkeit von Partnern für Pflanzen und Bestäuber einschränken können, da Zeit ein wichtiger Faktor für die Begegnung zweier möglicher Interaktionspartner ist und dies zu einer verringerten Reproduktion führen kann, wenn während dieser Zeit keine Bestäuber verfügbar sind.

Die bemerkenswerte Flexibilität, die bei wechselnden Interaktionspartnern beobachtet wird, lässt jedoch auf ein gewisses Maß an Anpassungsfähigkeit schließen. Es bleibt abzuwarten, wie sich das Interaktionsvolumen und die Neuverkabelung auf die ökologischen Folgen auswirken und ob Arten andere negative Auswirkungen haben. In Zukunft betont diese Forschung die Notwendigkeit, räumlich-zeitliche Unterschiede in der Ressourcennutzung zu berücksichtigen, um unser Verständnis wechselseitiger Interaktionen zu verbessern. Indem wir unser Verständnis dieser Dynamik vertiefen, können wir lebenswichtige Netzwerke von Pflanzenbestäubern und die von ihnen unterstützten Ökosysteme besser erhalten und schützen und so die Widerstandsfähigkeit des natürlichen Orchesters sicherstellen, das unseren Planeten antreibt.

DER ARTIKEL::
Hervías-Parejo, S., Colom, P., Beltran Mas, R., E. Serra, P., Pons, S., Mesquida, V., & Traveset, A. (2023). Räumlich-zeitliche Variationen in Pflanzen-Bestäuber-Interaktionen: ein mehrschichtiger NetzwerkansatzOikos, e09818. https://doi.org/10.1111/oik.09818

Portugiesische Übersetzung von Victor HD Silva.

Victor HD Silva ist ein Biologe, der sich leidenschaftlich für die Prozesse interessiert, die die Interaktionen zwischen Pflanzen und Bestäubern prägen. Derzeit konzentriert er sich darauf, zu verstehen, wie die Interaktion zwischen Pflanzen und Bestäubern durch die Urbanisierung beeinflusst wird und wie städtische Grünflächen bestäuberfreundlicher gestaltet werden können. Für weitere Informationen folgen Sie ihm auf Twitter: @another_VDuarte