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Vom Grasland bis zu Mikroben: Welche Ökosysteme zeigen eine überraschende Stabilität?
In der Ökologie bezieht sich die Stabilität eines Ökosystems auf seine Fähigkeit, bei Störungen schnell in seinen Gleichgewichtszustand zurückzukehren, oder auf seine Widerstandsfähigkeit. Im Gegensatz zur Gemeinschaftsstabilität wird bei der ökologischen Stabilität eine ganzheitlichere Betrachtung der Leistung des gesamten Ökosystems verfolgt und kann hinsichtlich einiger Merkmale stabil und hinsichtlich anderer instabil sein. In der wissenschaftlichen Literatur wurde nachgewiesen, dass stabile Ökosysteme überall in der Natur zu finden sind. Am häufigsten wurden dabei Pflanzen- und Mikrobengemeinschaften auf Grünland untersucht.
Nicht jede Gemeinschaft oder jedes Ökosystem ist stabil und oft sind sie mit unerwarteten Veränderungen und Herausforderungen konfrontiert.
Das Konzept der Stabilität entwickelte sich allmählich im frühen 20. Jahrhundert, und der Anwendungsbereich dieses Begriffs hat sich mit dem Fortschritt der theoretischen Ökologie kontinuierlich erweitert. Um die Bedeutung dieses Begriffs zu klären, haben viele Wissenschaftler vorgeschlagen, ihn durch spezifischere Begriffe wie Beständigkeit, Belastbarkeit und Ausdauer zu ersetzen. Allerdings haben derartige Veränderungen auch dazu geführt, dass das Konzept der ökologischen Stabilität unklarer geworden ist, so dass es mittlerweile bis zu 70 verschiedene Definitionen und Konzepte gibt.
Stabilitätsanalyse
Wenn Artenhäufigkeiten mithilfe eines Gleichungssystems behandelt werden, ist es üblich, die Stabilität durch Linearisierung des Systems zu testen. Dieser Ansatz leitet sich von der Stabilitätsanalyse ab, die Robert May in den 1970er Jahren verwendete und die Beziehung zwischen Diversität und Stabilität anhand der Jacobi-Matrix untersuchte.
Mays Stabilitätskriterium impliziert, dass die dynamische Stabilität durch die Diversität eingeschränkt wird und dass die Strenge dieser Einschränkung mit der Amplitude der Interaktionsschwankungen zusammenhängt.
Stabilitätstyp
Die Eigenschaften der Stabilität ändern sich im Laufe der Zeit, wobei einige Systeme konstant bleiben oder zyklische Änderungen aufweisen. Diese Trends können in verschiedene Typen unterteilt werden, darunter dynamische Stabilität, lokale Stabilität und globale Stabilität.
Dynamische Stabilität
Dynamische Stabilität bezieht sich auf die Stabilität eines Systems im Laufe der Zeit. Ob das System bei kleinen Störungen in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren kann, ist eine wichtige Grundlage für die Beurteilung der Stabilität. Ein stabiler Punkt bedeutet, dass kleine Störungen unterdrückt werden, während eine kleine Störung verstärkt werden kann und als instabil gilt. Bei lokaler Stabilität steht die Stabilität des Systems in einem kurzen Zeitraum im Vordergrund, während bei globaler Stabilität die Stabilität des gesamten Ökosystems im Vordergrund steht.
Widerstand und Trägheit
Unter Resistenz versteht man die Widerstandsfähigkeit des Systems gegenüber äußeren Einflüssen, während sich Trägheit auf die Fähigkeit des Systems bezieht, nach äußeren Störungen stabil zu bleiben. Laut E.C. Pielou sind Veränderungen in Ökosystemen aufgrund der Zeit, die es braucht, bis sich reife Ökosysteme etabliert haben, eher langsam und sie passen sich in der Regel nicht sofort an schnelle Klimaänderungen an.
Stabilität und Vielfalt
Die Beziehung zwischen Stabilität und Diversität wurde ausführlich untersucht. Vielfalt verbessert die Stabilität von Ökosystemen gegenüber Umweltstörungen und ihre Auswirkungen sind auf genetischer Ebene, auf Gemeinschaftsebene und auf Landschaftsebene sichtbar. Einige Studien zeigen sogar, dass die Vielfalt mikrobieller Gemeinschaften in unterschiedlichen Umgebungen eine unterschiedliche Stabilität aufweisen kann.
Historischer HintergrundDer Begriff Ökologie wurde erstmals 1866 von Ernst Haeckel geprägt. In den folgenden Jahrzehnten führten viele Wissenschaftler eingehende Forschungen zur Struktur und Vielfalt von Ökosystemen durch und schufen so ein umfangreiches theoretisches Fundament.
Bis heute ist die Stabilität von Ökosystemen ein wichtiges Forschungsthema und Wissenschaftler stellen weiterhin neue Fragen, um weitere ökologische Phänomene zu erforschen. Letztendlich können wir nicht umhin, uns zu fragen: Wie stabil können unsere Ökosysteme angesichts einer sich ständig verändernden Umwelt bleiben?
