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Benachbarte Bäume konkurrieren weltweit gleich um Wachstumsvorteile

24.12.2015

Wenige funktionelle Pflanzenmerkmale können das Wachstum beim Wettbewerb zwischen benachbarten Bäumen im Wald dominieren. Die Konkurrenz innerhalb der gleichen Arten scheint aber immer größer zu sein als zwischen den Arten, schreibt ein internationales Team in der aktuellen Ausgabe des Journals Nature. Grundlage für die Studie war unter anderem die Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY), die am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena angesiedelt ist und auch vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) getragen wird.

Wälder bedecken fast ein Drittel der Landoberfläche unserer Erde - von den Polarkreisen bis hin zu den Tropen. Sie beherbergen eine erstaunliche Vielfalt von Baumarten mit unterschiedlichsten Formen und Strategien. Ökologen haben lange nach einem allgemeinen Ansatz gesucht, der es ermöglicht, den Wettbewerb zwischen Zehntausenden von verschiedenen Baumarten weltweit vorherzusagen.


In Nature ist jetzt bisher umfangreichste Studie zum Wettbewerb um die Ressourcen im Wald erschienen. (Foto: Mitteleuropäischer Laubwald, Böhmisches Mittelgebirge, Tschechien)

Tilo Arnhold, iDiv

Denn die Konkurrenz zwischen benachbarten Bäumen hat einen großen Einfluss auf deren Wachstum, und damit die Dynamik der Wälder und deren Funktionen als Ökosysteme. Aber wie lässt sich dieser Wettbewerb angesichts der großen Artenvielfalt der schätzungsweise drei Trillionen Bäume verallgemeinern?

Allein in den Tropen mischen sich bis zu 53.000 verschiedenen Baumarten in gleichen Ökosystemen. Einer jetzt in Nature veröffentlichten Studie gelingt dies, indem nicht klassischerweise die taxonomischen Arten in den Vordergrund gerückt, sondern funktionelle Merkmale der Arten miteinander verglichen werden.

In der internationalen Studie wurde in allen Waldökosystemen der Erde untersucht, wie drei der wichtigsten funktionellen Merkmale (Holzdichte, spezifische Blattfläche und maximale Wuchshöhe) die Konkurrenz zwischen den Bäumen beeinflussen. Von diesen Eigenschaften war bereits bekannt, dass sie weltweit einheitliche Auswirkungen auf die physiologischen Funktionen von einzelnen Pflanzen haben.

Erstaunlicherweise zeigte sich nun, dass auch der Wettbewerb zwischen benachbarten Bäumen weltweit den gleichen Mustern folgt. So scheinen zum Beispiel Bäume mit hoher Holzdichte besonders resistent gegenüber konkurrierende Nachbarn zu sein. Umgekehrt haben Bäumen mit geringer Holzdichte gegenüber ihren Nachbarn Vorteile in Bezug auf die Wachstumsgeschwindigkeit. Insgesamt stellte sich dabei heraus, dass der Konkurrenzdruck innerhalb der gleichen Arten immer größer ist, als zwischen Bäumen verschiedener Arten.

Die neuen Ergebnisse unterstreichen, dass anscheinend wenige funktionale Merkmale ausreichen, um den Wettbewerb um Ressourcen im Wesentlichen erklären zu können. Der Vergleich funktioneller Merkmale kann darüber hinaus eine Grundlage für die Vorhersage von Dynamiken und Wechselwirkungen zwischen Pflanzenarten auf der Erde liefern. Globalisierung und Klimawandel sorgen dafür, dass Vorhersagen zur Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften in Zukunft zunehmend gebraucht werden.

Die Studie ist die bisher umfangreichste zum Wettbewerb um die Ressourcen im Wald. Sie wurde ermöglicht durch eine internationale Kooperation zwischen fast 40 Wissenschaftlern, die Ergebnisse aus nationalen Waldinventuren und Daten aus Untersuchungsflächen mit insgesamt drei Millionen Bäumen aus über 2500 Arten auf über 140.000 Flächen weltweit zusammentrugen. Geleitet wurde die Studie von Dr. George Kunstler vom IRSTEA in Grenoble, dem Französischen Forschungsinstitut für Umwelt und Landwirtschaft. Die Datenauswertung erfolgte an der Macquarie University in Sydney, Australien.

Die Publikation geht einher mit einer anderen Studie, die heute ebenfalls in Nature erschienen ist und einem Kommentar zu beiden Arbeiten. Einen wesentlichen Beitrag zu beiden Studien lieferte dabei die Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY), die am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena angesiedelt ist und an der auch das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) beteiligt ist.

Publikation:
Kunstler G, Falster D, Coomes DA, Hui F, Kooyman RM, Laughlin DC, Poorter L, Vanderwel M, Vieilledent G, Wright SJ, Aiba M, Baraloto C, Caspersen J, Cornelissen JHC, Gourlet-Fleury S, Hanewinkel M, Herault B, Kattge J, Kurokawa H, Onoda Y, Penuelas J, Poorter H, Uriarte M, Richardson S, Ruiz-Benito P, Sun I-F, Stalh G, Swenson NG, Thompson J, Westerlund B, Wirth C, Zavala MA, Zeng H, Zimmerman JK, Zimmermann NE, Westoby M. (2015): Plant functional traits have globally consistent effects on competition. Nature (24 Dec 2015).
doi: 10.1038/nature16476
http://dx.doi.org/10.1038/nature16476
Die Studie wurde gefördert von der Europäischen Kommission (Marie-Curie-Stipendium & Projekt Demo-Traits no. 299340) sowie von der Macquarie University und dem Australian Research Council (ARC).
Die Untersuchungen wurden unterstützt durch die Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY), die am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena angesiedelt ist und von DIVERSITAS/Future Earth, dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) getragen wird.

Weitere Publikationen zum Thema in dieser Ausgabe von Nature:
Díaz S et al. (2015): The global spectrum of plant form and function. Nature (24 Dec 2015). doi: 10.1038/nature16489
http://dx.doi.org/10.1038/nature16489
Jonathan Levine (2015): A trail map for trait-based studies (N&V). Nature (24 Dec 2015). doi: 10.1038/nature16862
http://dx.doi.org/10.1038/nature16862

Weitere Informationen zum Forschungsprojekt:
Abteilungsübergreifende Max-Planck Fellow-Gruppe: Funktionelle Biogeographie am MPI-BGC
https://www.bgc-jena.mpg.de/index.php/Groups/KattgeWirth?userlang=de
https://www.bgc-jena.mpg.de/functionalbiogeography/index.php
Funktionelle Biodiversität der Pflanzen
https://www.bgc-jena.mpg.de/uploads/Groups/KattgeWirth/FactSheets_Kattge_de_July...
Globale Datenbank für Pflanzenmerkmale (TRY)
http://www.try-db.org

Weitere Informationen:

auf Englisch:
Dr. Georges Kunstler
French National Institute for Environmental and Agricultural Science and Research (Irstea)
+33 (0)-782963472
http://www.irstea.fr/en/kunstler
and
Dr. Daniel Falster
Macquarie University
https://mqsr.mq.edu.au/mqsr/contact.aspx/view/0000020665

auf Deutsch:
Dr. Jens Kattge
Max-Planck-Institut für Biogeochemie / iDiv
Tel.: +49-3641-57-6226
https://www.bgc-jena.mpg.de/functionalbiogeography/index.php/People/JensKattge
und
Prof. Christian Wirth
Direktor iDiv / Universität Leipzig / Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Tel. +49-341-97-38591
https://www.idiv.de/de/das_zentrum/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/wir... & https://biologie.biphaps.uni-leipzig.de/de/ag/spezbot/

sowie
Dr. Eberhard Fritz/ Susanne Héjja, Pressestelle MPI-BGC in Jena
Tel.: +49-3641-57-6800, -6801
https://www.bgc-jena.mpg.de/index.php/PublicRelations/Overview?userlang=de
und
Carsten Heckmann/ Susann Huster, Pressestelle Universität Leipzig
Tel.: +49 341-97-35021, - 35022
http://www.zv.uni-leipzig.de/service/kommunikation/medienredaktion.html
und
Tilo Arnhold, Pressestelle iDiv
Tel.: +49-(0)341-9733-197
http://www.idiv.de/de/presse/mitarbeiterinnen.html

iDiv ist eine zentrale Einrichtung der Universität Leipzig im Sinne des § 92 Abs. 1 SächsHSFG und wird zusammen mit der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Friedrich-Schiller-Universität Jena betrieben sowie in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ.
Beteiligte Kooperationspartner sind die folgenden außeruniversitären Forschungs-einrichtungen: das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI BGC), das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie (MPI CE), das Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI EVA), das Leibniz-Institut Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ), das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB), das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und das Leibniz-Institut Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz (SMNG).

Weitere Informationen:

https://www.idiv.de/de/presse/pressemitteilungen.html

Tilo Arnhold | Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

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