Einfache Merkmale bestimmen die kontinentale Verbreitung von Bäumen

Die Wissenschaftler – darunter iDiv-Direktor Prof. Christian Wirth von der Universität Leipzig – benutzen einfache Pflanzenmerkmale, um die geographische Verbreitung von Pflanzen einzugrenzen.

Diesen Ansatz haben sie an den Baumarten des nordamerikanischen Kontinents erfolgreich getestet. Ihre Forschungsergebnisse publizierten sie jetzt in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).

Mit dem globalen Klimawandel verändert sich auch das Pflanzenkleid der Erde. Da die Vegetation ihrerseits einen Einfluss auf das Klima hat, müssen moderne Klimamodelle in der Lage sein, die Verbreitung und Eigenschaften von Pflanzen vorherzusagen. Bislang geschieht dies auf sehr einfache Weise: Man analysiert die derzeitigen Klimabedürfnisse weniger Pflanzentypen, etwa der Nadelbäume.

Ändert sich das Klima, verschiebt man die Nadelbäume an den Ort der Erde, an dem „ihr“ typisches Klima herrscht. Warum diese Klimabindung besteht, wird nicht berücksichtigt. Der neue Ansatz, den die Wissenschaftler der Universität Leipzig und des Max-Planck-Instituts in Jena vorgestellt haben, kann bei der Entwicklung künftiger Vegetationsmodelle berücksichtigt werden.

Zu den fünf Schlüsselmerkmalen der Bäume, welche die Wissenschaftler analysierten, gehört die Holzdichte, die Masse der Samen und die Wuchshöhe sowie die Lebensdauer der Bäume und die spezifische Blattfläche (Fläche pro Gewicht). Christian Wirth und seine Kollegen Ulrike Stahl vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie und Björn Reu von der Universität Leipzig wollten herausfinden, ob diese Merkmale geeignet sind, die Klimabedürfnisse und damit die Verbreitung von mehr als 200 Baumarten Nordamerikas zu erklären.

Es wurden hierbei unterschiedliche Klimafaktoren wie die Jahresmitteltemperatur, die jährliche Niederschlagsmenge sowie die Schwankungen von Klimagrößen verwendet. Und tatsächlich ergaben sich eindeutige Muster: Anhand der Samengröße oder der Holzdichte lässt sich präzise bestimmen, wie weit eine Baumart in die nördlichen Breiten vordringt. Bäume mit großen Samen und sehr dichtem Holz schaffen es nicht über die kanadische Grenze. Andererseits schaffen es Bäume, die im Alter große Wuchshöhen erreichen, nicht in die westlichen Trockengebiete der USA. Die spezifische Blattfläche, ein verlässlicher Zeiger für die Wachstumsgeschwindigkeit von Pflanzenarten, erwies sich dagegen als ungeeignet für die Vorhersage von Klimabedürfnissen.

„Wir gingen vor nach dem Motto: Sag mir, wie du aussiehst und ich sag dir, wo du lebst. Vegetationsmodelle können in Zukunft aus universal verfügbaren und einfach zu messenden Pflanzenmerkmalen Verbreitungsmuster generieren. Damit kann in Zukunft Biodiversität in Klimamodellen Einzug halten“, erläutert Christian Wirth.

Die Resultate der Untersuchung zeigen deutlich, dass in Vegetationsmodellen die konkreten Merkmale von Pflanzen genutzt werden können, um zuverlässigere Vorhersagen bezüglich der Klimabedürfnisse und der Verbreitungen zu treffen. Mit diesen neuen Erkenntnissen können die Auswirkungen der Erderwärmung auf unsere Ökosysteme und die Konsequenzen des Klimawandels besser verstanden werden.

Originaltitel der Publikation:
„Predicting species' range limits from functional traits for the tree flora of North America“
doi:10.1073/pnas.1300673111

Hintergrund

Das Deutsche Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und widmet sich der biologischen Vielfalt auf der Erde. iDiv ist eine zentrale Einrichtung der Universität Leipzig 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 und weiteren außeruniversitären Forschungseinrichtungen.

Tobias Wagner

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Christian Wirth
Institut für Biologie / Spezielle Botanik und Funktionelle Biodiversität
Telefon: +49 341 97-38591
E-Mail: cwirth@uni-leipzig.de
Web: http://www.idiv-biodiversity.de

http://www.pnas.org/content/early/2014/09/10/1300673111.abstract