MÜNCHEN. Es gibt Datenspeicher, die waren von der Natur nie als solche vorgesehen. Der Schwanz einer Kuh zum Beispiel. In den etwa 50 Zentimeter langen Haaren archiviert sie Jahr für Jahr unzählige Informationen darüber, wo sie geweidet hat. Den Zustand eines ganzen Ökosystems können Wissenschaftler daraus rekonstruieren. Welche weiteren Möglichkeiten die Analyse stabiler Isotope der ökologischen Forschung bietet, präsentiert der Berichtband „Auf Spurensuche in der Natur“ der Kommission für Ökologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Er umfasst die Vorträge und Diskussionen einer gleichnamigen Tagung.

Wenn eine Kuh mit dem Schwanz wedelt, will sie wohl lästige Fliegen vertreiben, meint ein Laie. Karl Auersbach und seine Kollegen von der Technischen Universität München dagegen sehen dort ein feines Messinstrument für die Analyse von Ökosystemen. Was bisher nur mit komplizierten und aufwändigen Experimenten zu ermitteln war, erledigt nun eine Kuh ganz nebenbei: Sie „beprobt“ ein bestimmtes Gebiet großflächig und jeden Tag. Wenn sie Gras und Kräuter verspeist, wächst und gedeiht, bleibt das nahrungsspezifische Isotopen-Verhältnis in ihren Schwanzhaaren erhalten.

Isotope sind Erscheinungsformen eines chemischen Elements mit annähernd gleichen chemischen Eigenschaften, aber unterschiedlichem Atomgewicht. Sie unterscheiden sich nur in der Anzahl ihrer Neutronen und reagieren daher physikalisch etwas unterschiedlich. Durch die Anreicherung bzw. Abreicherung eines Isotops entstehen bei vielen biologischen oder chemischen Prozessen in der Natur charakteristische, quantitativ erfassbare und gut interpretierbare Muster, so genannte »isotopische Fingerabdrücke«.

Diese Fingerabdrücke sind nicht nur typisch für bestimmte Ökosysteme, sondern auch für Witterungsverhältnisse und andere Umweltbedingungen. Die Analyse stabiler Isotope des Kohlenstoffs (C), Sauerstoffs (O), Wasserstoffs (H), Stickstoffs (N) und Schwefels (S) sowie der schweren Elemente Neodym (Nd), Strontium (Sr) und Blei (Pb) hat sich daher in den letzten Jahren vor allem in den Biowissenschaften als eine vielseitige und gewinnbringende Methode etabliert. Sie hat wesentlich zum Verständnis der Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb komplexer biologischer und ökologischer Systeme beigetragen. Viele sonst untrennbar ineinander verwobene Prozesse können über die Analyse stabiler Isotope identifiziert und quantifiziert werden.

Hat es zum Beispiel in einem Monat wenig geregnet, so ist auch die Isotopendiskriminierung bei Photosynthese der Pflanzen gering. Da diese von den Tieren verspeist werden, sind die Informationen später wieder abrufbar. Die Isotope in einem einzigen Schwanzhaar zeigen daher den Wissenschaftlern alle möglichen Prozesse in einem Ökosystem, sie können außerdem quantifiziert und die Informationen in Zeitreihen geordnet werden.

Ein weiterer großer Vorteil: Die Analyse ist im Nachhinein möglich. Während Gräser und Pflanzen nicht überdauern, halten sich Tierhaare sehr lange. Selbst die Haare mumifizierter Säugetiere und Wollprodukte speichern noch die isotopische Informationen der Weidevegetation.

Der vorliegende Berichtband umfasst die Vorträge und Diskussionen einer gleichnamigen Fachtagung der Kommission für Ökologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, ergänzt mit einer Zusammenfassung. Er zeigt neben den Grundlagen anhand ausgewählter Beispiele die große Bedeutung und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Analyse stabiler Isotope für die Ökologie. Die praktische Anwendung reicht von Lebensmitteluntersuchungen bis hin zu Naturschutzempfehlungen; mithilfe der Analyse stabiler Isotope können das Klima der Vergangenheit rekonstruiert, die Eignung von Böden als Kohlenstoffspeicher bewertet oder der Einbau von Schwefeldünger in Kulturpflanzen verfolgt werden.

Das Buch richtet sich sowohl an Studierende und Mitarbeiter aus dem Bereich der Geo- und Biowissenschaften als auch allgemein an an der Ökologie interessierte Laien.


Bibliographische Angaben
Bayerische Akademie der Wissenschaften (Hrsg.): Auf Spurensuche in der Natur: Stabile Isotope in der ökologischen Forschung. Rundgespräche der Kommission für Ökologie, Band 30. Erschienen beim Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München, 2005, ISBN 3-89937-060-0, Preis: 25 Euro.

Die Autoren
Prof. Dr. Karl Auerswald, Technische Universität München, Lehrstuhl für Grünlandlehre in Freising.
Prof. Dr. Heiner Flessa, Universität Göttingen, Institut für Bodenkunde und Waldernährung.
Prof. Dr. Gerhard Gebauer, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Pflanzenökologie.
Prof. Dr. Peter Horn, Bayerische Staatssammlung für Paläontologie und Geologie in München.
Dr. Markus Leuenberger, Universität Bern, Physikalisches Institut.
Prof. em. Ulrich Lüttge, Technische Universität Darmstadt, Institut für Botanik.
Dr. Andreas Rossmann, isolab GmbH; Laboratorium für stabile Isotopen in Schweitenkirchen.
Prof. em. Hanns-Ludwig Schmidt (Allgemeine Chemie und Biochemie), Landshut.
Prof. Dr. Hans Schnyder, Technische Universität München, Lehrstuhl für Grünlandlehre in Freising.
Dr. Ulrich Struck, Universität München, GeoBio-Center.

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