Ein Wissenschaftlerteam von der Arizona State University verglich die chemische Zusammensetzung von Süsswasser- und Landpflanzen mit den Nährstoffbedürfnissen von auf dem Land lebenden, pflanzenfressenden Insekten und dem in Süsswasser lebenden, mikroskopisch kleinen Pflanzenfressern, dem Zooplankton. Sie stellten fest, dass Süsswasser- wie Landpflanzen nur geringe Mengen an wichtigen Nährstoffen enthalten. Insbesondere die Insekten seien dadurch in ihrem Wachstum eingeschränkt, vermuten die Forscher. Ihre Studie veröffentlichten sie im Wissenschaftsmagazin Nature.
Eigentlich suchten die Wissenschaftler nach einer Methode, um verschiedene Ökosysteme miteinander vergleichen zu können. Wie lassen sich beispielsweise mikroskopisch kleine Algen, die in Seen leben, mit Bäumen auf dem Land vergleichen? Der Ökologe Jim Elser von der Arizona State University meint dazu: “Wir mussten etwas finden, was beide Organismen gemeinsam haben, und das ist ihre elementare chemische Zusammensetzung, denn alle Organismen nutzen dieselben Elemente um ihre Körper aufzubauen”.
Die Hauptelemente, aus denen Lebewesen aufgebaut sind, sind Stickstoff, Phosphor und Kohlenstoff. Stickstoff und Phosphor brauchen sie, um beispielsweise ihre Proteine herzustellen, der Kohlenstoff wird zu Energieerzeugung und als Gerüstbaustein benötigt. Daher konzentrierten sich die Wissenschaftler auf diese drei Elemente und führten eine umfangreiche Literaturrecherche zur chemischen Zusammensetzung von Land- und Süsswasserorganismen durch.
Sie fanden heraus, dass die an Land lebenden pflanzenfressenden Insekten und die mikroskopisch kleinen, im Süsswasser lebenden Pflanzenfresser (Zooplankton) im Vergleich zum Kohlenstoff eine relativ hohe Menge an Stickstoff und Phosphor enthalten und sie damit relativ nährstoffreich sind. Auf die Nahrungsquelle der Tiere, die Pflanzen, trifft das jedoch nicht zu. Sie enthalten vor allem Kohlenstoff und im Vergleich zu Insekten und Zooplankton nur geringe Mengen an Stickstoff und Phosphor. Insbesondere Landpflanzen sind nährstoffarm. Elser vergleicht deren Nährwert mit jenem von Marshmallows: Sie enthielten zwar reichlich Zucker, mit dem man den Energiebedarf decken kann, aber wichtige Elemente wären nur unzureichend vorhanden. Würde man sich nur von Marshmallows ernähren, wäre das Wachstum eingeschränkt.
Diese Vermutung haben andere Wissenschaftler an Schmetterlingsraupen bestätigt. Sie fütterten die Raupen mit einem Futter, das unterschiedliche Mengen der Elemente Kohlenstoff und Stickstoff enthielt. Das Wachstum der Raupen verringerte sich mit der Abnahme des Stickstoffanteils im Futter. Dies trifft vermutlich auch für die Insekten und das im Süßwasser lebende Zooplankton zu. Sie sind durch den Nährwert ihres Futters in ihrem Wachstum eingeschränkt.
Die Wissenschaftler vermuten auch, dass das Ungleichgewicht zwischen dem Nährgehalt der Landpflanzen und dem Nährstoffbedarf der Insekten dazu beiträgt, dass die Insekten sich bei ihrer Nahrungssuche auf Pflanzenarten oder Pflanzengewebe konzentrieren, deren Nährgehalt für sie geeigneter ist. Da das im Wasser lebende Zooplankton ein etwas reichhaltigeres Futter vorfindet, braucht es nicht so wählerisch zu sein, vermuten die Forscher.
Ralf Möller
