Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nachwuchs geht seinen eigenen Weg / Dominanz von Generalisten unter den tropischen Bäumen

09.09.2014

In tropischen Regenwäldern wachsen die jungen Bäume überwiegend räumlich unabhängig von ihren Elternbäumen auf. Wo die Nachkommen später Wurzeln schlagen werden, lässt sich demnach nicht vorhersehen. Wenig spezialisierte Arten sind daher auch in den sehr artenreichen Regenwäldern der Tropen im Vorteil.

Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der University of California und des Smithsonian Tropical Research Institutes, die jetzt im renommierten Fachblatt “Proceedings of the Royal Society B” erschienen ist.


Ein artenreicher, tropischer Tieflandregenwald im Panamakanal. Auf der Insel Barro Colorado Island leben in diesem Regenwald mehr als 300 Baum- und Straucharten. Stephan Getzin, UFZ


Überreste des berühmten Big Trees's von Barro Colorado Island. Dieser Kapokbaum (Ceiba pentandra) hatte mit ca. 60 m Durchmesser die größte bekannte Krone für einen Baum mit einzelnem Stamm. Stephan Getzin, UFZ

Für ihre Studie hatten die Wissenschaftler die Daten von sechs Waldinventuren aus den letzten Jahrzehnten auf der Insel Barro Colorado im Panama-Kanal ausgewertet. In diesem 50 Hektar großen Tieflandregenwald wachsen insgesamt 300 Baumarten. Davon wurden auf einer Fläche von 1000 x 500 Metern insgesamt 65 Arten ausgewählt, die mit jeweils mindestens 50 Exemplaren als Jung- und Elternbäume vertreten waren, um statistische Fehler zu vermeiden.

Anschließend analysierten die Forscher die räumliche Verteilung zwischen den verschiedenen Generationen. Bei rund drei Viertel der Arten gab es keinen räumlichen Zusammenhang zwischen den Eltern und ihrem Nachwuchs.

„Dieses Ergebnis war sehr überraschend, da die Samen in diesem Tropenwald meistens nicht sehr weit verbreitet werden und der Nachwuchs daher in der Nähe der Eltern wachsen sollte“, erklärt Dr. Stephan Getzin vom UFZ. Die Forscher nennen das beobachtete Muster „Unabhängigkeit“ und führen es auf räumliche Prozesse zurück, die – wie unter anderem die Verbreitung des Samens durch Tiere – stark vom Zufall abhängen.

Die räumlichen Zufallsprozesse überlagern dabei die von der klassischen ökologischen Theorie vorhergesagten Abhängigkeiten und führen de facto zu Unabhängigkeit.

Die Ergebnisse der Studie stützen die sogenannte "Neutrale Theorie" von Stephen P. Hubbell von der University of California, der ebenfalls an dieser Publikation beteiligt war. Seine Theorie versucht, den Artenreichtum tropischer Regenwälder mit der vereinfachten Annahme zu erklären, dass sich alle Baumarten gleich verhalten. Auch hier spielen Zufallsprozesse eine große Rolle. In artenreichen Wäldern hat jeder Baum einer Art zufällige Nachbarn, so dass die Arten, laut Hubbell, zu Generalisten geworden sind, da sie ja nicht wissen, mit welchem Nachbarn sie konkurrieren. Die neue Studie zeigt nun, dass Zufallseinflüsse auch den Ort der Jungbäume in erheblichem Maße bestimmen, also den Habitattyp, in dem sie aufwachsen, und die Arten auch auf diese Weise zu Generalisten werden.

Die Daten des Tieflandregenwaldes aus Panama bilden zusammen mit den Stammfußkoordinaten eines bergreichen Regenwaldes aus Sri Lanka einen einmaligen Datensatz. In beiden Regenwäldern hat das Smithsonian Tropical Research Institute seit vielen Jahren mithilfe unzähliger Freiwilliger auf einer Fläche von 25 bis 50 Hektar jeden einzelnen Baum erfasst, dessen Stamm dicker als ein Bleistift ist. Aller fünf Jahre findet dort eine Waldinventur statt. Wahrscheinlich sind keine Wälder der Welt besser erfasst als diese beiden.

Für Biodiversitätsforscher ergeben sich dadurch einmalige Chancen, die Interaktionen zwischen verschiedenen Pflanzenarten zu untersuchen. UFZ-Forscher nutzen dazu Regenwaldmodelle wie FORMIND und FORMIX3. „Unser Modell umfasst zwischen 50.000 und 100.000 Bäume, und jede Veränderung muss für jeden Baum berechnet werden. So kommen pro Simulationslauf zwei Millionen Parametersätze zusammen. Auch Hochleistungsrechner brauchen dafür ein bis zwei Wochen“, erläutert Dr. Thorsten Wiegand vom UFZ.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse entstanden im Rahmen des Projektes „Spatiodiversity“. Insgesamt zehn Wissenschaftler um die UFZ-Modellierer Dr. Thorsten Wiegand und Prof. Andreas Huth hatten in den letzten fünf Jahren mithilfe von Computermodellen Ökosysteme analysiert, um die Zusammensetzung und Dynamik von artenreichen Gemeinschaften in Tropenwäldern zu untersuchen. Diese Studien wurden vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit insgesamt über zwei Millionen Euro gefördert, da Fortschritte auf diesem Gebiet wichtig sind für den Schutz der Biodiversität im Zusammenhang mit Klima- und Landnutzungsänderungen und für die Berechnung von Kohlenstoffbilanzen.
Tilo Arnhold

Publikation:
Getzin S, Wiegand T, Hubbell SP. (2014): Stochastically driven adult–recruit associations of tree species on Barro Colorado Island. Proc. R. Soc. B, 20140922.
http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.0922

Die Studie wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC advanced grant no. 233066) und der National Science Foundation (NSF) gefördert sowie vom Center for Tropical Forest Science, dem Smithsonian Tropical Research Institute, der John D. and Catherine T. MacArthur Foundation, der Mellon Foundation, der Celera Foundation und zahlreichen Freiwilligen unterstützt.

Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Stephan Getzin, PD Dr. habil. Thorsten Wiegand
Telefon: +49-(0)341-235-1719, -1714
http://www.ufz.de/index.php?de=32734
http://www.thorsten-wiegand.de/towi_ERC.html
oder über
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: +49-(0)341-235-1635, -1635
http://www.ufz.de/index.php?de=640

Links:
ERC advanced grant „Spatiodiversity - Towards a unified spatial theory of biodiversity“
http://www.helmholtz.de/forschung/eu_projekte/ideen/erc_advanced_grants/spatiodi...

Hubbel Lab at the University of California:
http://www.stri.si.edu/english/scientific_staff/staff_scientist/scientist.php?id...
Center for Tropical Forest Science at the Smithsonian Tropical Research Institute
http://www.ctfs.si.edu/

Barro Colorado Island (BCI):
http://www.stri.si.edu/english/research/facilities/terrestrial/barro_colorado/

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

Superhirn im Dienst der biologischen Vielfalt (Pressemitteilung vom 5. Mai 2014):
http://www.ufz.de/index.php?de=32710

ERC-Millionenförderung für Biodiversitätsforscher (Pressemitteilung vom 29. Oktober 2009):
http://www.ufz.de/index.php?de=19003

Tropische Baumarten gehen sich aus dem Weg - Räumliche Muster können helfen, die hohe Artenvielfalt tropischer Wäldern zu verstehen (Pressemitteilung vom 25. September 2007)
www.ufz.de/index.php?de=15138

Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg 1.100 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert. http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit fast 34.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). http://www.helmholtz.de/

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=33170

Susanne Hufe | UFZ News

Weitere Berichte zu: Arten Baum Baumarten Dominanz ERC Foundation Helmholtz-Zentrum Nachwuchs UFZ Umweltforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Feuerbrand bekämpfen und Salmonellen nachweisen
14.06.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Das Potenzial nichtheimischer Baumarten für den forstlichen Anbau in Deutschland sachlich prüfen
14.06.2017 | Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten