Im subtropischen Wald wachsen eng verwandte Bäume weit voneinander entfernt • Alexey Gilyarov • Science News zu "Elementen" • Ökologie, Botanik, Pedologie

Im subtropischen Wald wachsen eng verwandte Bäume weit voneinander entfernt.

Subtropischer Wald nahe Zhaoqing, Guangdong, China. Foto Thrips c Website www.panoramio.com

Die "Jensen-Connell-Hypothese" (siehe Janzen-Connell-Hypothese) erklärt die Möglichkeit der Existenz seltener Baumarten in tropischen Wäldern dadurch, dass ihre Keimlinge aufgrund ihrer geringen Anzahl nicht von artspezifischen Parasiten und Tierphytophagen betroffen sind Komponente ". Je näher die Beziehung zweier verschiedener Baumarten ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie gemeinsame Parasiten und Phytophagen haben. Diese Schlussfolgerung wurde von chinesischen und niederländischen Wissenschaftlern gezogen, die im subtropischen Wald in China arbeiteten. Die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Wachstums in der Nachbarschaft verschiedener Baumarten ist höher, je entfernter sie sind. Dieses Ergebnis wird bestätigt und experimentell beim Anbau von Setzlingen verschiedener Baumarten im Boden aus ihrer eigenen und fremden Arten. Das Wachstum von Keimlingen wird durch im Boden verbliebene parasitäre Pilze gehemmt, die vor allem auf "eigene" Arten und in gewissem Umfang auf eng verwandte, aber nicht verwandte Arten wirken.

Das Problem der Koexistenz vieler verschiedener Baumarten im Regenwald, die um die gleichen Ressourcen konkurrieren, ist ein wahres Mysterium für Umweltschützer.Besonders interessant ist das Überleben seltener Arten: Denn wenn die Anzahl einer Art sehr gering ist, ist das Risiko des Aussterbens aufgrund rein zufälliger Umstände sehr hoch. Und kann ihm die geringe Anzahl der Arten Vorteile bringen? Ja, kann es, sagt die Jenzen-Connell-Hypothese, unabhängig in den 1970er Jahren von Daniel Janzen und Joseph Connell vorgebracht. Gemäß dieser Hypothese werden Samen und junge Keimlinge von Bäumen oft Beute von "Räubern" (phytophagen Tieren) und Parasiten (hauptsächlich solche, die auf dem Boden von pathogenen Pilzen leben), und sowohl Räuber als auch Parasiten sind hochspezialisiert und infizieren streng definierte Pflanzen. Dementsprechend, wenn Samen und Sämlinge in großer Zahl nahe der Mutterpflanze sind, werden sie wahrscheinlich von ihren spezifischen Feinden entdeckt und zerstört. Sind sie jedoch zerstreut großflächig, also de facto selten, so ist die Wahrscheinlichkeit ihres Nachweises und ihrer Schädigung durch artspezifische Phytophagen oder Parasiten wesentlich geringer.

Die Jensen-Connell-Hypothese erklärte viele Fälle des Überlebens seltener Arten zufriedenstellend, aber die Zeit hat ihre eigenen Korrekturen vorgenommen.Insbesondere häuften sich immer mehr Informationen darüber, dass die meisten phytophagen Tiere keine so engen Spezialisten sind, wie es früher angenommen wurde. Zumindest die blattfressenden Insekten, die sich nur von einer Pflanzenart ernähren, erwiesen sich als sehr klein (siehe Warum gibt es so viele Arten von Insekten im Regenwald ?, "Elements", 6. September 2006), aber diejenigen, die mehrere Pflanzenarten angreifen vor allem eng verwandt, wesentlich mehr. Es ist möglich, dass bei pathogenen Pilzen ähnliches beobachtet wird. Aber wenn der Jensen-Connell-Effekt eine "phylogenetische Komponente" hat, das heißt, die Spezifität der Auswirkungen von Phytophagen und Parasiten ist nicht streng, sondern variiert je nach Grad der Verwandtschaft ihrer Opfer (je mehr die Beziehung, die häufiger Feinde), dann die Wahrscheinlichkeit des Wachstums in der Nachbarschaft von zwei verschiedenen Baumarten im Regenwald werden die höheren, die entfernteren Verwandten sind sie.

Ein detaillierter Test dieser Annahme wurde kürzlich von einer Gruppe von Forschern aus China und den Niederlanden durchgeführt, die die räumliche Verteilung von Bäumen verschiedener Arten im subtropischen Wald im Heyshidin Nationalpark (23 ° 27 's) analysierten.W, 111 ° 53 'E etc.), in der Provinz Guangdong (China). Die Bäume wurden in sechs Gebieten mit einer Fläche von jeweils 1 ha gezählt. Alle Bäume mit einem Stammdurchmesser in Brusthöhe von mindestens 1 cm wurden identifiziert und vermessen, und ihre genaue Position wird kartiert. Insgesamt wurden 29.800 Exemplare von 181 Arten von Bäumen gezählt, die 106 Gattungen aus 5 Familien repräsentieren. Darüber hinaus berücksichtigten die Forscher alle Keimlinge (weniger als 20 cm Höhe) von Bäumen in 1200 Probenfeldern von 1 × 1 m2. Das Schicksal der Sämlinge wurde für 5 Jahre verfolgt. Die Auswirkungen von Individuen anderer Arten wurden nur bewertet, wenn die ausgewachsenen Bäume nicht weiter als 30 m von kleinen Untersuchungsgebieten entfernt waren. Der Grad der Verwandtschaft (phylogenetische Nähe) aller untersuchten Arten wurde mit einem speziellen vorher vorgeschlagenen Programm (siehe Webb, Donoghue, 2005. Phylomatic: PDF, 54 kb) basierend auf der verfügbaren Phylogenie aller Angiospermen bewertet.

Castanopsis fissa – ein Baum aus der Buchenfamilie, der bei der Arbeit besondere Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Bild von picasaweb.google.com/greta.cpl

Mit Hilfe eines Index, der den durchschnittlichen Grad der Verwandtschaft der Nachbarn für jede Art zeigt, wurde die ursprüngliche Annahme auf einem riesigen empirischen Material bestätigt: Bäume, die in der Nachbarschaft wachsen,sind entferntere Verwandte, als man erwarten würde, wenn ihre Verteilung relativ zueinander zufällig wäre. Das Überleben der Sämlinge des ersten Jahres zeigte auch eine deutliche Abhängigkeit von den Arten der nahegelegenen Bäume. Je größer die Anzahl der Bäume der eigenen oder nahen Art (genauer gesagt, je höher der Indexwert, der den durchschnittlichen Grad der Verwandtschaft der Nachbarn zeigt), desto geringer ist die Überlebensrate der Sämlinge dieser bestimmten Art. Offensichtlich hat der Jensen-Connell-Effekt eine klar ausgedrückte phylogenetische Komponente: Die Stärke des Einflusses von Nachbarn auf das Überleben von Sämlingen wird durch den Grad ihrer Beziehung bestimmt.

Beziehungssystem C. Fissa mit den anderen sieben Baumarten in der Erfahrung verwendet. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Ökologie Briefe

Im Hinblick auf den möglichen Mechanismus, durch den die Hemmung der Entwicklung von Sämlingen der eigenen oder nah verwandter Arten durch einige Baumarten durchgeführt wird, wurde gemäß früher erhaltener Daten angenommen, dass bodenpathogene Pilze die entscheidende Rolle spielen. Um diese Annahme zu überprüfen, führten die Autoren der diskutierten Arbeit spezielle Experimente in Gewächshäusern durch, um Baumkeimlinge zu züchten. Castanopsis fissa Englisch: www.tis-gdv.de/tis_e/ware/nuesse/cashew/cashew.htm (Buche – Familie) in Erdtöpfen, die unter Bäumen derselben Art gewonnen wurden, sowie sieben weitere Arten, die in unterschiedlichen phylogenetischen Verwandtschaftsverhältnissen stehen C. Fissa (Sie wurden sowohl in "ihrem" Boden als auch in der Erde von unten angebaut C. Fissa). Ausgewählte 7 Arten wurden speziell ausgewählt, so dass unter ihnen sowohl nahe als auch entfernte Verwandte waren C. Fissa (siehe Diagramm mit phylogenetischem Baum). Die Ergebnisse der Experimente bestätigten die Erwartungen glänzend: Je näher die Verwandten den Bäumen gehörten, aus denen der Boden im Experiment verwendet wurde, desto schlimmer war das Überleben C. Fissa. Gleiches gilt für die Setzlinge von sieben anderen Arten, die in "ihrem" Land und im Boden von unten wachsen C. Fissa.

Das Überleben von Sämlingen für 5 Monate in Töpfen mit Erde gefüllt unter "ihren" und anderen Arten von Bäumen. Von horizontale Achse Überall "phylogenetische Distanz" (Grad der Verwandtschaft) verschiedener Baumarten aus C. Fissa. Von vertikale Achse – Das Verhältnis von "Überlebenschance". (a) – Überleben von Sämlingen verschiedener Baumarten im Boden von unten C. Fissa bezüglich des Überlebens in "eigenem" Boden ohne zugesetztes Fungizid. Die Wirkung der erhöhten Überlebensrate mit zunehmender PhylogenieEntfernungen (abnehmende Beziehung). (b) – das gleiche wie (c), aber mit dem Zusatz eines Fungizids. Der Effekt ist praktisch nicht ausgeprägt. (c) – das Überleben von Keimlingen verschiedener Arten in den Varianten unter Zusatz eines Fungizids gegenüber der Kontrolle im Boden von unter C. Fissa. Starke Wirkung von Fungizid für enge (aber nicht entfernte) Verwandte. (d) – das gleiche wie in (c)aber in "eigenem Boden". Der Effekt ist fast nicht ausgeprägt. Wenn die Punkte in der Nähe von Null liegen (gepunktete Linie), bedeutet dies keine Wirkung von Boden auf ihr Überleben. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Ökologie Briefe

Um den Einfluss von pathogenen Pilzen zu eliminieren, werden alle Sämlingsexperimente durchgeführt C. Fissa und andere Spezies wurden unter Verwendung eines Fungizids – eines Arzneimittels, das das Wachstum von Pilzen hemmt – wiederholt. Versuche mit einem Fungizid ergaben eine signifikant höhere Überlebensrate. C. Fissa auf dem Boden von unter seinen eigenen und nahe verwandten Arten. Die Zugabe von Fungizid hatte jedoch keine Auswirkung auf das Überleben von Sämlingen im Boden von nicht verwandten Arten. Es gibt daher allen Grund zu der Annahme, dass pathogene Pilze als Faktor, der die Überlebensrate von Sämlingen nahe ihren Bäumen oder nahe verwandten Arten verringert, von zentraler Bedeutung sind.

Quelle: Xubing Liu, Minxia Liang, Rampal S. Etienne, Yongfan Wang, Christian Staehelin, Shixiao Yu. Experimenteller Nachweis für einen phylogenetischen Janzen-Connell-Effekt in einem subtropischen Wald // Ökologie Briefe. 2012 V. 15. S. 111-118.

Siehe auch:
1) Campbell O. Webb, Michael J. Donoghue. Phylomatic: Baumanordnung für Phylogenetik (PDF, 54 KB) // Mol. Ecol. Notizen. 2005 V. 5. P. 181-183.
2) Campbell O. Webb, David D. Ackerly, Mark A. McPeek, Michael J. Donoghue. Phylogenien und Gemeinschaftsökologie (PDF, 248 KB) // Annu. Rev. Ecol. Syst. 2002. V. 33. S. 475-505.
3) Im tropischen Regenwald tolerieren seltene Baumarten keine Nachbarschaften mit ihren Verwandten, "Elements", 25.08.2010.

Alexey Giljarow


Like this post? Please share to your friends:
Schreibe einen Kommentar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: