Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Rätsel der Monodominanz - Wie im Regenwald natürliche Monokulturen entstehen

06.09.2016

Tropische Regenwälder sind die artenreichsten Gebiete der Erde. Trotz dieser Vielfalt gibt es einzelne Inseln, in denen eine Baumart vorherrscht. Für dieses Phänomen, Monodominanz genannt, haben Wissenschaftler jetzt eine Erklärung gefunden: Eine Baumart kann den Wald im Laufe von Jahrhunderten auf natürliche Weise dominieren, wenn sie mehr in das Gewicht ihrer Samen investiert als die Konkurrenz und diese Samen auch weniger weit ausgebreitet werden, schreiben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv), des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Universität Oldenburg im Fachjournal Interface der Royal Society.

Als Monodominanz wird in der Ökologie ein Zustand bezeichnet, bei dem mindestens 60 Prozent, oft sogar 90 Prozent der Bäume eines natürlichen Waldes zur selben Baumart gehören. Von mindestens 22 Arten aus acht Familien ist bekannt, dass sie solche Waldflächen bilden. Wie sie dies machen, ist ein Rätsel, über das Ökologen seit Jahrzehnten spekulieren.


Zu den monodominanten Baumarten gehört auch Gilbertiodendron dewevrei, eine Baumart in den Tropenwäldern West- und Zentralafrikas.

Foto: X. van der Burgt, RBG Kew.

Zu den monodominanten Baumarten gehört auch Gilbertiodendron dewevrei, eine Baumart in den Tropenwäldern West- und Zentralafrikas, die zu den am besten untersuchten monodominanten Arten gehört, auch wenn es für sie bisher keinen deutschen Namen gibt. Ihr schweres Holz wird unter dem Namen Limbali gehandelt.

Der immergrüne Baum aus der Familie der Johannisbrotgewächse kann bis zu 45 Meter hoch werden und ist vor allem durch seine Früchte markant, die bis zu 30 Zentimeter lang werden und bis zu sechs Samen enthalten können. Die Samen werden von verschiedensten Säugetieren bis hin zu Flachlandgorillas gefressen, beherbergen aber giftige Verbindungen. Daher werden sie von Menschen in Zentralafrika nur bei Nahrungsknappheit geröstet, gekocht und zu Haferbrei verarbeitet.

Verglichen mit den Samen anderer tropischer Bäume, die meist weniger als ein Gramm wiegen, sind die Samen von G. dewevrei mit 20 Gramm recht schwer und werden daher vom Wind nicht transportiert, sondern bleiben meist in einem Radius von sechs Metern um den Mutterbaum. Die Art breitet sich dadurch nur sehr langsam aus – etwa 100 Meter in 200 bis 300 Jahren. Gilbertiodendron dewevrei macht dann bis zu 90 Prozent des Kronendaches aus, was andere Arten behindert. Die eigenen Sämlinge sind dagegen sehr schattenresistent, können so lange unter den Altbäumen überdauern bis diese absterben und Platz für den Nachwuchs machen. Auf diese Weise werden auch andere Baumarten abgelöst bis G. dewevrei Flächen dominiert, die bis zu 100 Quadratkilometer groß sein können.

Für die Studie erstellte das Team um Martin Kazmierczak und Pia Backmann ein Computermodell eines rund 10.000 Hektar großen Tropenwaldes mit acht Baumarten. Anschließend wurde in Jahresschritten beobachtet, wie sich die Artenzusammensetzung bei verschiedenen Variablen wie z. B. Ausbreitungsradius, Mortalität oder Samenmasse entwickelt hat.

Obwohl alle acht Arten am Anfang zufällig verteilt wurden, zeigten sich nach 10.000 Jahren Anhäufungen der monodominanten Art, deren Bäume gewissenmaßen Klumpen bildeten. Das von dem Team entwickelte Computermodell ist eigenen Angaben zufolge das erste überhaupt, mit dem das Wachsen solcher Flächen untersucht werden kann und mit dem sich auch alternative Hypothesen zur Erklärung des Phänomens testen lassen.

Dabei zeigte sich, dass die Cluster der monodominanten Baumart anwachsen und überdauern, wenn diese Art mehr in die Samenmasse investiert als es benachbarten Arten tun. „Arten wie die von uns untersuchte müssen also etwa 50 Prozent mehr an Energie in ihre Samen stecken als ihre Konkurrenten, die sich durch leichtere Samen weiter ausbreiten können“, berichtet Pia Backmann vom UFZ und iDiv. „Diese Strategie, an einem Ort Klumpen zu bilden, ist eigentlich ein Nachteil gegenüber den ‚Globetrottern’, die ihre Samen weit verstreuen.

Aber wenn es der Art gelingt, ihre Konkurrenten im wahrsten Sinne des Wortes in den Schatten zu stellen und selbst mehr Schatten zu vertragen als diese, dann kann die Art trotzdem Erfolg haben. So kommt es zu Ansammlungen einer Art, die langsam andere Arten verdrängt und monodominante Gebiete bildet.

Das Phänomen der Monodominanz könnte durch den Einfluss des Menschen weiter an Gewicht gewinnen: Bäume mit großen, schweren Samen nutzen meist Tiere zur Verbreitung. Kommt diese Logistikkette aber ins Wanken, weil die Transporteure durch den Menschen dezimiert werden, dann werden die Bäume gezwungen, sesshafter zu werden und Klumpen zu bilden. „Eine wichtige Botschaft unserer Ergebnisse ist daher: Die Menschheit verkleinert durch ihre Aktivitäten nicht nur die Fläche der Tropenwälder, sondern sie verändert auch deren Zusammensetzung und sorgt so dafür, dass diese weniger vielfältig werden als früher“, fasst Backmann zusammen. Tilo Arnhold

Publikation:
Martin Kazmierczak, Pia Backmann, José M. Fedriani, Rico Fischer, Alexander K. Hartmann, Andreas Huth, Felix May, Michael S. Müller, Franziska Taubert, Volker Grimm, Jürgen Groeneveld (2016): Monodominance in tropical forests: modelling reveals emerging clusters and phase transitions. J. R. Soc. Interface 2016 13 20160123; DOI: 10.1098/rsif.2016.0123. Published 6 April 2016
http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2016.0123
Die Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC advanced grant no. 233066) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG-FTZ 118) gefördert.

Weitere Informationen:

Pia Backmann
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Tel.: +49-(0)341-235-1016
https://www.idiv.de/de/das_zentrum/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/bac... & http://www.ufz.de/index.php?de=36521
sowie
Volker Hahn/ Tilo Arnhold, Pressestelle iDiv
Tel.: +49-(0)341-9733-154, -197
http://www.idiv.de/de/presse/mitarbeiterinnen.html
und
Susanne Hufe, Pressestelle UFZ
Tel.: +49-(0)341-235-1630
http://www.ufz.de/index.php?de=36336

Links:

Nachwuchs geht seinen eigenen Weg - Neue Erklärung für die Dominanz von Generalisten unter den tropischen Bäumen (UFZ-Pressemitteilung vom 9. September 2014)
https://www.ufz.de/index.php?de=35283
iDiv-Graduiertenschule yDiv
https://www.idiv.de/de/ydiv.html

Wunder Regenwald - Warum leben in den Tropen so viel mehr Pflanzen- und Tierarten als im kühlen Norden? Der Ökologe Stephen Hubbell schlägt eine unkonventionelle Antwort vor (GEO Magazin Nr. 08/09):
http://www.geo.de/GEO/natur/fotogalerien/fotogalerie-wunder-regenwald-61421.html
Gilbertiodendron dewevrei
https://de.wikipedia.org/wiki/Gilbertiodendron_dewevrei
http://www.kew.org/science-conservation/plants-fungi/gilbertiodendron-dewevrei-a...

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). http://www.idiv.de/de.html

Weitere Informationen:

https://www.div.de/de/presse/pressemitteilungen/press_release_single_view/news_a... Pressemitteilung
http://dx.doi.org/10.1098/rsif.2016.0123 Publikation

Tilo Arnhold | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen
27.04.2017 | Universität Trier

nachricht Erstmals Studie zu Hai- und Rochenarten in deutschen Meeren
19.04.2017 | Bundesamt für Naturschutz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie