Die Natur im Modell

„Eingewanderte Pflanzenarten wie das indische Springkraut oder die kanadische Goldrute breiten sich massiv aus und bedrohen die biologische Vielfalt. Die Gewächse in den Griff zu bekommen, ist kaum mehr möglich.“: So schrieb die Süddeutsche Zeitung im vergangenen Jahr. Invasive Arten würden in kürzester Zeit große Flächen besiedeln, einheimische und seltene Arten verdrängen und so auf Dauer die biologische Vielfalt gefährden.

Für die Dynamik invasiver Arten interessiert sich Dr. Marleen Cobben. Die Wissenschaftlerin ist im Februar 2017 aus den Niederlanden nach Würzburg gekommen. Als Stipendiatin der Alexander-von-Humboldt-Stiftung wird sie zwei Jahre lang als Mitglied der Theoretical Evolutionary Ecology Group am Lehrstuhl für Zoologie III mehr über diese Dynamik herauszufinden versuchen.

Ein wirklichkeitsgetreues Abbild von Ökosystemen

Bachläufe abwandern und auf Karten vermerken, wie weit das indische Springkraut bereits ins Landesinnere vorgedrungen ist: So sieht Marleen Cobbens Arbeit allerdings nicht aus. Stattdessen sitzt die Wissenschaftlerin am Computer und entwirft Modelle, die das Verhalten invasiver Arten möglichst naturgetreu wiedergeben sollen. Wenn sie ihre Ideen mit Kollegen diskutiert, malt sie Koordinatensysteme, Kurven und Gleichungen auf eine Tafel, die für den Laien mehr nach Mathematik aussehen als nach Biologie.

„Ich versuche, mit meinem Modell das Ökosystem so wirklichkeitsgetreu wie möglich abzubilden“, beschreibt Marleen Cobben das Ziel ihrer Arbeit. Dabei gehe sie strategisch vor, beginne mit einem sehr einfachen Modell, das nur wenige Parameter enthalte und steigere dann nach und nach den Grad an Komplexität, indem sie dem Modell immer mehr Faktoren hinzufügt. Im Idealfall könne das von ihr entwickelte Modell am Ende die Vorgänge in der Natur erklären.

Ein Beispiel für solche Parameter ist die Größe der Samen, die eine Pflanze trägt. „In der Theorie ist es denkbar, dass Pflanzen, die keine natürlichen Feinde haben, mehr Samen tragen und diese in einem größeren Umkreis verbreiten können“, erklärt die Wissenschaftlerin. Das muss sie dementsprechend in ihrem Modell berücksichtigen. Im Gespräch mit Experten sucht sie dann den Vergleich zur Realität, überprüft also, ob das Modell das Geschehen in der Natur tatsächlich annähernd realistisch widerspiegelt.

Invasive Arten verursachen große Schäden

Der Waschbär, der ursprünglich in Nord- und Mittelamerika zuhause ist, 1934 aber in Hessen ausgewildert wurde und sich seither in Deutschland verbreitet. Das nordamerikanische Grauhörnchen, das in England einheimische Eichhörnchen vertreibt. Der Höckerflohkrebs, der seit der Eröffnung des Main-Donau-Kanals vom Schwarzen Meer aus seinen Siegeszug durch deutsche Gewässer angetreten hat: Sie alle sind Beispiele für invasive Arten, für deren untypische Ausbreitung in der Regel der Mensch verantwortlich ist.

„Invasive Arten sind im Prinzip auch Teil der Natur. Allerdings können sie gewachsene Ökosysteme in kurzer Zeit zerstören, weil sie in den neuen Verbreitungsgebieten keine natürlichen Feinde mehr haben. Damit verursachen sie auch einen hohen finanziellen Schaden“, erklärt Marleen Cobben. Mit ihren Modellen will sie zeigen, wie diese Ausbreitung funktioniert. Im Idealfall kann sie damit auch einen Zeitpunkt identifizieren, an dem sich die weitere Ausbreitung ohne natürliche Feinde nicht mehr stoppen lässt.

Würzburg bietet die passende Umgebung

Marleen Cobben hat an der Universität Wageningen (Niederlande) Forest and Nature Management studiert. In ihrer Doktorarbeit hat sie sich mit dem Thema The interaction of genetics and demography in fragmented populations under climate change beschäftigt. Zuletzt war sie Postdoc am Netherlands institute of Ecology.

Warum sie sich dafür entschieden hat, zwei Jahre lang als Humboldt-Stipendiatin nach Würzburg zu gehen? „Hier gibt es die einzige Gruppe in Deutschland, die mit den gleichen Modellen arbeitet wie ich“, sagt sie. Außerdem habe sie schon in der Vergangenheit mit der Theoretical Evolutionary Ecology Group zusammengearbeitet: Mit Alexander Kubisch untersucht sie beispielsweise die Evolution von Mutationsraten, wenn Herden wachsen und sich ausbreiten.

Wie sich der Klimawandel auf die Ausbreitung von Arten auswirkt, hat Marleen Cobben schon in ihrer Doktorarbeit untersucht. Auch heute nimmt er in ihren Modellen viel Raum ein. Schließlich ist er dafür mitverantwortlich, wenn Pflanzen- und Tierarten von Jahr zu Jahr weiter nördlich für sie passende Lebensbedingungen finden.

Für sie als Wissenschaftlerin sei der Klimawandel deshalb ein äußerst gefährliches, doch auch spannendes Experiment. „Nachdem sich das Klima aktuell verändert – auch wenn wir das nicht wollen – ist es unsere Verpflichtung, daraus so viel wie möglich zu lernen“, sagt Marleen Cobben. Als Privatperson hingegen sei sie kein Freund dieser Veränderungen – schon allein, weil diese für die Niederlande in nicht allzu ferner Zukunft „Land unter“ bedeuten könnten.