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Raum-zeitliche Artenmuster entlang von Stressgradienten - ein Simulationsmodell in Anlehnung an die Pflanzensukzession auf den trockengefallenen Aralseeböden
Mit einem gitterbasierten Simulationsmodell wurde die raum-zeitliche Vegetationsdynamik von sieben unterschiedlichen Pflanzentypen entlang von räumlichen Stressgradienten untersucht. Dabei war insbesondere von Interesse, welche Typen dauerhaft koexistieren und ob sich diese entla...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Mit einem gitterbasierten Simulationsmodell wurde
die raum-zeitliche Vegetationsdynamik von sieben
unterschiedlichen Pflanzentypen entlang von räumlichen
Stressgradienten untersucht. Dabei war insbesondere von
Interesse, welche Typen dauerhaft koexistieren und ob sich
diese entlang des Transekts zonieren oder gemeinsame
Verbreitungsgebiete haben. In den verschiedenen
Simulationsexperimenten besiedelten perennierende Typen große
Teile der verschiedenen Stressgradienten, je nach Szenarium in
25 bis 300 Jahren. Die Simulationen zeigten, dass die Dynamik
der Besiedlung nicht allein von den Ausbreitungseigenschaften
und den Stresstoleranzen der einzelnen Typen im Zusammenspiel
mit dem räumlichen Verlauf des Stressgradienten bestimmt wird,
sondern dass intra- und interspezifische Konkurrenz ganz
entscheidend die Vegetationsdynamik beeinflussen.
Abschließend sind thesenartig 14 zentrale Ergebnisse der Arbeit
zusammengefasst:
1. Das räumliche empirische Artenmuster am
Transekt Bayan am Aralsee besteht aus zwei Zonen, einer
artenreichen Zone auf den älteren Flächen und einer artenarmen
Zone auf den in den achtziger Jahren trockengefallenen Flächen.
Dieses Phänomen motivierte die theoretische Untersuchung
raum-zeitlicher Muster entlang von Stressgradienten.
2. In
einem ausführlichen Literaturüberblick von Modellen zur
Beschreibung von Artengemeinschaften wurde herausgearbeitet,
dass räumlich explizite gitterbasierte und regelbasierte
Simulationsmodelle sehr gut geeignet sind, um raum-zeitliche
Artenmuster zu modellieren.
3. Mit einem partiellen
Differentialgleichungsmodell nach DeAngelis und Post (1991)
wurden die Bedingungen von Koexistenz und Zonierung entlang
eines linearen Gradienten für ein Zweiartensystem exemplarisch
untersucht. In diesem deterministischen Modell zonieren sich
zwei Arten entlang eines Umweltgradienten, wenn die
interspezifische Konkurrenz stark ist.
4. Für die Arbeit wurde
ein räumlich expliziter, regelbasierter Simulator für bis zu
acht verschiedene Pflanzentypen entwickelt, in dem
Lotteriekonkurrenz der zentrale Prozess der Vegetationsdynamik
ist.
5. Im Standardmodell, ohne Trade-off-Beziehungen, zeigt
die Einartenanalyse, dass die Stresstoleranz der
entscheidendste Parameter für eine erfolgreiche Etablierung
sowohl des annuellen als auch des perennierenden Testtyps ist.
6. Im Standardmodell steigt die Zahl der koexistierenden Typen
mit der Stärke der intraspezifischen Konkurrenz. Räumliche
Zonierung verschiedener Typen stellt sich nur für sehr schwache
intraspezifische Konkurrenz ein.
7. Unter Verwendung einer
nichträumlichen globalen Samenbank, wie sie in zahlreichen
Lotteriekonkurrenzmodellen verwendet wird, sinkt die Zahl der
koexistierenden Typen für verschiedene Stärken der
intraspezifischen Konkurrenz. Räumliche Aggregation bzw.
Segregation der unterschiedlichen Typen erhöhen die Zahl der
persistierenden Arten.
8. Sowohl für eine zufällige räumliche
Verteilung der Stressbelastung (kleinskalige räumliche
Heterogenität) als auch für eine nahezu homogene räumliche
Stressverteilung nimmt die Artendiversität im Vergleich zum
Standardszenarium ab.
9. Ein stufenförmiger Stressgradient
führt zur Zonierung unterschiedlicher Typen. Unter starker
intraspezifischer Konkurrenz findet man in wesentlichen Punkten
eine Übereinstimmung der empirischen und modellgenerierten
Artenmuster (Zonierung in eine artenreiche und eine artenarme
Zone).
10. Eine Fragmentierung der stressfreien Bereiche des
Transekts durch extrem saline Barrieren erhöht die Zahl der
persistierenden Typen im Vergleich zum Standardmodell mit
linearem Stressgradienten.
11. Ein Trade-off zwischen
Stresstoleranz und Konkurrenzstärke erhöht die Diversität und
macht die Zonierung der Typen entlang des Gradienten robuster
gegenüber Erhöhungen der intraspezifischen Konkurrenz, welche
sonst zu Überlappungen der Verbreitungsgebiete führt.
12. Im
Trade-off-Modell ergeben sich in der Einartenanalyse die
effektive Samenproduktion für einen zusätzlichen achten
annuellen Testtyp und das maximale Alter für einen zusätzlichen
achten perennierenden Testtyp als wichtigste Parameter für eine
erfolgreiche Etablierung.
13. Ein weiterer Trade-off zwischen
Fekundität und Langlebigkeit erhöht die Diversität nur im
Zusammenspiel mit dem Trade-off zwischen Stresstoleranz und
Konkurrenzstärke, andernfalls wird der stresstoleranteste
annuelle Typ zu einer dominanten Superart.
14. Für gleiche
Parametrisierungen und gleiche Anfangsbedingungen sind in fast
allen Szenarien mehrere Typenzusammensetzungen am Ende einer
Simulation möglich. Die Sukzession hängt von stochastischen
Etablierungsereignissen ab und endet nicht in einem eindeutigen
Klimaxstadium. Besonders für Sukzessionen in ariden Gebieten
hängt der Verlauf der Sukzession von zufälligen Ereignissen,
wie Dürre, ab. Dies unterstreicht die Wichtigkeit der
Berücksichtigung stochastischer Prozesse bei der Beschreibung
von Sukzessionsprozessen. |
|---|---|
| DOI: | 10.17192/z2003.0660 |