Wie im Regenwald natürliche Monokulturen entstehen

6. September 2016, 18:23
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Biologen fanden heraus, wie einzelne Baumarten große Urwaldflächen dominieren können

Leipzig – Tropische Regenwälder sind die artenreichsten Regionen der Erde – und doch existieren rätselhafte Inseln von natürlichen Monokulturen, in denen eine einzelne Baumart vorherrscht. Für dieses Monodominanz genannte Phänomen haben deutsche Wissenschafter nun 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.

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, die zu den am besten untersuchten monodominanten Arten gehört. 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 einem Brei verarbeitet.

Dominante Bäume mit großen Samen

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 im im Fachjournal "Interface der Royal Society" präsentierte Studie erstellte das Team um Martin Kazmierczak und Pia Backmann vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) 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 beispielsweise 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 Backmann.

Konkurrenten in den Schatten stellen

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. (red, 6.9.2016)

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