Bioindikatoren: Was ein Frosch dir über die Umwelt sagen kann

Ein Bioindikator ist ein Organismus, der als Frühwarnsystem für Veränderungen in der Umwelt dient. Für Wissenschaftler:innen und Naturschützer:innen sind Bioindikatoren damit unerlässlich im Naturschutz.

Ökosysteme sind dynamische Netzwerke aus lebenden Organismen und ihrer Umwelt. Unter diesen Organismen spielen die sogenannten Bioindikatoren eine besonders zentrale Rolle. Sie reagieren als erste auf Umweltbelastungen oder Veränderungen in ihrem Lebensraum und können so mögliche ökologische Probleme anzeigen. Deshalb werden sie auch „Zeigerarten“ genannt.

Was ist ein Bioindikator?

Ökosysteme unterliegen ständigen Veränderungen: Sie werden von steigenden oder fallenden Temperaturen, Überschwemmungen, Feuer, Umweltverschmutzung, Bebauung und anderen natürlichen und menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Solche Einflüsse und Veränderungen können die Stabilität und das Gleichgewicht von Ökosystemen gefährden. Bioindikatoren können Hinweise auf solche Belastungen geben, da sie besonders schnell darauf reagieren. 

Bioindikatoren sind bestimmte Pflanzen- oder Tierarten oder Gruppen von Arten, die eng mit bestimmten ökophysiologischen Gegebenheiten verbunden sind. Das bedeutet, dass ihr Vorkommen, Verhalten, Aussehen, ihre Fortpflanzungs- und Sterblichkeitsrate stark von bestimmten Umweltbedingungen abhängen. Durch die Beobachtung dieser Bioindikatoren sind Rückschlüsse auf den Zustand und die Belastbarkeit eines Ökosystems sowie auf Veränderungen in ihm möglich. Wenn sich beispielsweise die Anzahl oder das Verhalten bestimmter Bioindikatorarten ändert, kann dies darauf hinweisen, dass sich etwas in der Umwelt geändert hat.

Indem Wissenschaftler:innen Bioindikatoren ganz genau beobachten, können sie also den Gesamtzustand eines Ökosystems bewerten und so gefährdete Lebensräume schützen, bevor es zu spät ist.  

Beispiele für Bioindikatoren

Ein Bioindikator kann eine Pflanze, ein Tier oder ein Bakterium sein. Unterschiedliche Bioindikatoren sagen dabei unterschiedliches in Bezug auf ihren Lebensraum aus. Sogenannte „passive“ Bioindikatoren kommen natürlich in einer Umgebung vor, während „aktive“ Bioindikatoren speziell in einem Biotop ausgesetzt werden, um dieses zu untersuchen.

Einige passive Bioindikatoren in Deutschland sind:

• Amphibien: Vor allem Frösche oder Kröten sind ideale Bioindikatoren, da sie über ihre dünne Haut neben Sauerstoff auch Giftstoffe aufnehmen. Daher reagieren sie auf Luft- und Wasserverschmutzungen besonders sensibel. Wissenschaftler:innen können anhand von Fröschen beispielsweise nachweisen, ob ein Gebiet mit Pestiziden kontaminiert ist. Das führt nämlich dazu, dass Froschpopulationen sinken oder Frösche sogar Missbildungen entwickeln.
• Wildschweine: Die Leber von Wildschweinen eignet sich als Bioindikator für die Belastung eines Ortes mit PFAS. Das fand erst vor Kurzem das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) heraus. PFAS sind sehr langlebige Chemikalien, die sich in der Nahrungskette und der Umwelt ansammeln. Doch welche Orte besonders belastet sind, war bisher nur schwer nachweisbar, denn mit Einzelanalysen lässt sich nur ein kleiner Teil der mehr als 10.000 von der Industrie eingesetzten PFAS in der Umwelt entdecken. Wildschweine eignen sich als Bioindikatoren für die PFAS-Belastung, da sie weit verbreitet und stark bejagt werden, was einen umfassenden Überblick über Kerngebiete der PFAS-Verbreitung in Deutschland ermöglicht. Die Leber ist zudem gut durchblutet und enthält daher hohe Konzentrationen an PFAS, da diese Substanzen im Blut zirkulieren. Als Allesfresser stehen Wildschweine an der Spitze der Nahrungskette, sie fressen beispielsweise PFAS-belastete Beutetiere wie Mäuse, Schnecken, Würmer oder Frösche. Zeitgleich nehmen sie durch ihr Wühlen im Boden indirekt auch PFAS auf. Laut dem UFZ ist das Wildschwein ein wichtiger Bioindikator, um belastete Gebiete deutlich unkomplizierter ausfindig zu machen. 

• Schmetterlinge: Wiesen und Weiden (sogenanntes Grünland) sind besonders artenreiche Lebensräume, die auch wichtige Beiträge zum Trinkwasserschutz, Klimaschutz und dem Schutz vor Bodenerosion leisten. Doch diese Landschaften sind im Rückgang begriffen. Das trifft vor allem Schmetterlinge stark, da Wiesen für viele Tagfalter die wichtigsten Lebensräume sind. Anhand von Schmetterlingspopulationen kann somit der Zustand von Grünland gemessen werden: Das Fehlen von Schmetterlingsarten in einer Wiese deutet beispielsweise darauf hin, dass es um den Artenreichtum der Grünfläche nicht gut bestellt ist. 
• Flechten: Flechten zeigen zuverlässig chronische Luftverunreinigungen und Klimaveränderungen an. Im letzten Jahrhundert war zum Beispiel die Breitlappige Schüsselflechte aus vielen Regionen Mitteleuropas aufgrund schlechter Luftqualität fast verschwunden. Mit sich verbessernder Luftqualität ist der Bioindikator nun wieder weiter verbreitet. 

Ein aktives Bioindikationsverfahren ist zum Beispiel der Wasserflohtest. Wasserflöhe reagieren sehr empfindlich auf Schadstoffe im Wasser. Um zu beurteilen, ob und wie stark ein Gewässer mit Schadstoffen belastet ist, werden Wasserflöhe darin ausgesetzt. Als Messgröße dienen unter anderem die Schwimmaktivität, die Wachstumsrate und die Vermehrungsrate der Wasserflöhe. 

Schlussfolgerungen für den Umweltschutz

Bioindikatoren liefern Daten, auf Basis derer man Naturschutzmaßnahmen ergreifen kann, um den nachteilig wirkenden Einflüssen in einem Ökosystem entgegenzusteuern. Sie zeigen beispielsweise auf, dass ein bestimmter naturnaher Lebensraum besonders schutzbedürftig ist (Naturschutzgebiet) und daher seine Bebauung unterlassen werden sollte. Sie machen auch den Effekt von chemischen Stoffen auf die Umwelt deutlich. Das können Behörden zum Anlass nehmen, um Gesetze zum Natur- oder Artenschutz zu erlassen. Idealerweise gelingt es dadurch, drastische Veränderungen im Ökosystem abzuwenden, bevor diese zu großen Schaden anrichten. 

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