Vulkanismus – ein unterschätzter Treiber

… der Evolution auf ozeanischen Inseln.

Gehölzpflanzen sind auf ozeanischen Inseln ungewöhnlich häufig anzutreffen. Wissenschaftler*innen der Universität Bayreuth haben jetzt zusammen mit Forschungspartnern in Italien, Großbritannien, Norwegen und Spanien eine neue Erklärung dieses Phänomens entdeckt: Mit der Verholzung von Biomasse haben sich viele auf ozeanischen Inseln heimische Pflanzenarten vor den Folgen häufiger Vulkanausbrüche geschützt, bei denen weite Gebiete mit großen Aschemengen bedeckt werden. Verholzende Pflanzen können auch bei Ascheschichten von bis zu einem halben Meter überleben. Am Beispiel der Kanareninsel La Palma stellt das europäische Team seinen Erklärungsansatz in der Zeitschrift „npf biodiversity“ vor.

Die große Zahl von Gehölzpflanzen auf ozeanischen Inseln überrascht vor allem beim Vergleich mit biologisch verwandten Arten auf dem Festland. Viele der insularen, stark verholzten Arten gehören zu Familien und Gattungen, die auf dem Festland durch krautige Pflanzenarten vertreten sind. Charles Darwin wollte die auffällige Verholzung auf den Inseln mit einem Wettbewerb der Pflanzenarten um Sonnenlicht erklären.

Studien aus den letzten Jahren haben hingegen auf Trockenheit verwiesen, der sich die Pflanzen durch stärkere Verholzung angepasst hätten. Die neue Überlegung, dass es einen evolutionären Zusammenhang mit dem auf ozeanischen Inseln häufigen Vulkanismus geben könnte, wurde durch die Folgen der heftigen Vulkanausbrüche angestoßen, die sich 2021 während mehrerer Monate auf La Palma ereignet haben. Im Verlauf der Erdgeschichte haben sich solche Ausbrüche auf ozeanischen Inseln vieltausendfach wiederholt.

Bayreuther Wissenschaftler*innen untersuchen die Vegetation auf La Palma nach den Vulkanausbrüchen. Foto: Carl Beierkuhnlein

„Die Ausbrüche des Vulkans Tajogaite auf La Palma boten eine einmalige Gelegenheit für biogeografische Untersuchungen. Seit vielen Jahren werden geologische und klimatische Veränderungen auf den Kanareninseln wissenschaftlich präzise erfasst, so dass neue Beobachtungen hinsichtlich der insularen Vegetation sich gut in größere Erklärungszusammenhänge einfügen lassen“, sagt Prof. Dr. Carl Beierkuhnlein, der Erstautor der neuen Studie, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Biogeografie innehat.

Im April 2022, vier Monate nach dem Ende der Vulkanausbrüche, untersuchte er mit einem Bayreuther Forschungsteam die Vegetation auf La Palma. Fast die gesamte Inselfläche war von einer Schicht pyroklastischer Asche bedeckt, die aus dem Krater herausgeschleudert worden war. Insgesamt wurden mehr als 20 Millionen Kubikmeter Asche auf der Insel abgelagert. Im Umfeld der Krater war die Ascheschicht großflächig mehr als 20 Zentimeter hoch, in unmittelbarer Nähe mehr als zwei Meter.

Überraschenderweise hatten die meisten Gehölzpflanzen dieses Ereignis überlebt. Selbst in Regionen, wo sich eine zwischen zehn Zentimetern und einem halben Meter hohe Ascheschicht abgelagert hatte, standen sie nach wenigen Wochen bereits in voller Blüte. Dagegen blieben zahlreiche Kräuter und Gräser unter der Asche verschüttet. Fast alle Gehölzpflanzen, die sich behaupten konnten, sind endemische Pflanzen: Sie wachsen nur auf La Palma. Die Befunde bilden zusammengenommen ein Beispiel für biologische Selektion. Verholzung erweist sich als eine Eigenschaft, die das Überleben und die Fortentwicklung auf ozeanischen Inseln sichert.

Ozeanische Inseln, die im Verlauf der Erdgeschichte häufig von Vulkanausbrüchen betroffen waren und es teilweise heute noch sind, weisen einen besonders hohen Anteil endemischer Arten an ihrer Vegetation auf. Angesichts der aktuellen Beobachtungen auf La Palma halten die Autor*innen der neuen Studie es für sehr wahrscheinlich, dass die Selektion von Verholzung eine Überlebensstrategie förderte, mit der sich Pflanzen auf vulkanischen Inseln vor den Folgen der Ascheablagerungen schützen konnten. Populationen krautiger Pflanzenarten, die ursprünglich keine stabilisierenden Strukturen aufwiesen, entwickelten sich – über viele Generationen hinweg – durch die Zunahme des Holzanteils an ihrer Biomasse zu endemischen Gehölzpflanzen.

„Wir wollen mit unserer neuen Studie keineswegs bestreiten, dass auch andere Faktoren, wie beispielsweise klimatische Gegebenheiten, das Wachstum von Gehölzpflanzen auf ozeanischen Inseln begünstigt und gesteigert haben könnten. Unsere neuesten Beobachtungen und Messungen auf La Palma sprechen aber für die Annahme, dass Vulkanismus ein bisher unterschätzter Treiber der Evolution auf ozeanischen Inseln ist. Die biogeografischen und ökologischen Folgen vulkanischer Eruptionen sollten daher künftig genauer und regelmäßiger als bisher untersucht werden“, sagt Beierkuhnlein.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Carl Beierkuhnlein
Lehrstuhl für Biogeografie
Universität Bayreuth
Telefon: +49 (0)921 / 55-2270
E-Mail: carl.beierkuhnlein@uni-bayreuth.de

Originalpublikation:

Carl Beierkuhnlein et al.: Volcanic ash deposition as a selection mechanism towards woodiness, npj biodiversity (2023), DOI: https://doi.org/10.1038/s44185-023-00018-2

https://www.uni-bayreuth.de/pressemitteilung/Vulkanismus-ozeanische-Inseln