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Umwelt+Natur

Pflanzenwelt: Von der Arktis bis zu den Tropen

Vegetation
Die erste globale Vegetationsdatenbank zeigt, was wo mit wem wächst. (Grafik: Francesco Maria Sabatini / MLU)

Welche Pflanzenart wächst wo, mit welcher anderen zusammen – und warum? Diese Frage beantwortet jetzt die weltweit erste globale Vegetationsdatenbank. In ihr sind mehr als 1,1 Millionen Vegetationsaufnahmen von allen Kontinenten der Erde erfasst, die von Hunderten von Forschern aus aller Welt in den vergangenen Jahrzehnten erhoben wurden. Diese Daten liefern wertvolle Informationen darüber, welche Faktoren die Pflanzenverteilung und -vielfalt beeinflussen. Sie könnten aber auch dabei helfen, die Folgen des globalen Klimawandels auf die Vegetation besser vorherzusagen.

Egal ob kleine Gräser, Sträucher oder Bäume. Alle Pflanzen haben die gleichen Herausforderungen zu bewältigen: „Zum Beispiel müssen sie einen effizienten Weg finden, Photosynthese zu betreiben, um sich mit Energie zu versorgen. Gleichzeitig kämpfen sie mit ihren Nachbarpflanzen um begrenzte Ressourcen, wie Wasser oder Nährstoffe aus dem Boden“, erklärt Erstautor Helge Bruelheide von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Um auf diese Herausforderungen und die Umweltbedingungen vor Ort zu reagieren, hat jede Pflanzenart im Laufe der Zeit sehr unterschiedliche Eigenschaften entwickelt. Dazu gehören zum Beispiel die Größe einer Pflanze, die Dicke ihrer Blätter oder Blattinhaltsstoffe. Diese charakteristischen Eigenschaften werden auch als funktionelle Pflanzenmerkmale bezeichnet.

Eine Datenbank für alles

„Diese funktionellen Eigenschaften beeinflussen direkt die Ökosystemfunktionen von Pflanzen, also etwa wie viel Biomasse sie produzieren oder wie viel Kohlenstoffdioxid sie aus der Luft binden können“, so Bruelheide. Bisher jedoch haben Wissenschaftler meist nur auf der Ebene der einzelnen Pflanzenart untersucht, welche Kombinationsmöglichkeiten es von diesen funktionellen Merkmalen gibt. „In der Realität kommen Pflanzenarten aber selten allein vor. Pflanzen leben in Gemeinschaften“, sagt Bruelheide. Deshalb benötigt man sogenannte Vegetationsdatenbanken, in denen die Angaben zu allen Pflanzen versammelt sind, die an einem bestimmten Untersuchungsort zu finden sind. Bislang mangelte es aber an einer übergeordneten, weltweiten Datenbank, die all diese verschiedenen Datensätze vereinheitlicht und zusammenführt.

Um das zu ändern, haben Bruelheide und ein großes internationales Team nun in aufwändiger Arbeit Daten aus mehr als 100 Einzeldatenbanken ausgewertet und neu zusammengestellt. Im Rahme der Initiative „sPlot“ entwickelten sie so die erste globale Vegetationsdatenbank. In ihr sind mehr als 1,1 Millionen Vegetationsaufnahmen von allen Kontinenten der Erde erfasst. Ergänzt werden diese Angaben durch Informationen aus der „TRY“-Datenbank, der weltweit größten Datenbank für Pflanzenmerkmale. „Jeder Punkt in unserer Datenbank ist ein realer Ort mit genauen Koordinaten und Angaben über alle Pflanzenarten, die dort zusammenleben“, erklärt Bruelheide. Für nahezu jede Spezies sind dabei 30 verschiedene großräumige Umweltparameter und 18 funktionelle Schlüsseleigenschaften angegeben.

Neue Einblicke in Zusammenhänge

Die neue Datenbank gibt nicht nur einen Überblick darüber, was wo und mit wem zusammen wächst. Mit ihrer Hilfe können Wissenschaftler nun auch viele Fragestellungen zur Artenvielfalt erstmals global bearbeiten. Dazu gehören auch Fragen zur Verbreitung gebietsfremder Arten oder zu den Gemeinsamkeiten und Unterschieden verschiedener Erdteile. „Dadurch können wir Fragen klären, die bislang noch niemand stellen konnte“, so Bruelheide. So ergaben erste Analysen bereits, dass die die lokalen Nutzungsbedingungen durch den Menschen, aber auch die Interaktion verschiedener Pflanzen an einem Ort einen deutlich größeren Einfluss haben als bisher angenommen.

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Die Auswertungen ergaben aber auch, dass Temperatur und Niederschlag entgegen der gängigen Meinung einen überraschend geringen Einfluss auf die funktionellen Merkmale von Pflanzengemeinschaften haben. „Diese beiden Makrofaktoren können erstaunlich wenig erklären. Unsere Analyse zeigte, dass zum Beispiel die Blätter aller Pflanzen in einem Bestand mit steigender Temperatur, also von der Arktis zum tropischen Regenwald, nicht automatisch dünner werden“, berichtet Bruelheide. Stattdessen zeigte sich eine enge Beziehung der Klimavariablen mit dem Zustand der Phosphor-Versorgung im Blatt. So nimmt die Phosphor-Versorgung ab, je länger die Vegetationsperiode ist – und dadurch wird auch die Blattdicke beeinflusst.

Nach Angaben der Wissenschaftler zeigen schon diese ersten Befunde, dass künftige Berechnungen der Produktion von Pflanzen in einer Region nicht mehr allein anhand einfacher Temperatur-Niederschlags-Modelle bestimmt werden sollten. Sie erwarten, dass ihre Datenbank ihnen und anderen Forschern noch zu vielen weiteren Erkenntnissen über die irdische Pflanzenwelt verhelfen kann.

Quelle: Helge Bruelheide (Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg) et al., Nature Ecology & Evolution, doi: 10.1038/s41559-018-0699-8

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