On the growth performance of two competing species in an Andean pasture of southern Ecuador - monitoring and simulations

Der Bergregenwald in den südöstlichen Anden von Ecuador mit seiner außergewöhnlich hohen Artenvielfalt und seinen wichtigen Ökosystemleistungen ist stark bedroht. Dies ist vor allem eine Folge von Klimaerwärmung und Landnutzungsänderungen. Auf Weideflächen erweist sich das landesübliche Abbrennen als nicht nachhaltige Pflegemaßnahme. Abbrennen begünstigt die Verbreitung von für die Weidewirtschaft kontraproduktiven Pflanzenarten. Dies führt zum Verlassen der stark verunkrauteten Weideflächen und zur weiteren Abholzung von natürlichen Waldgebieten. Bislang waren keine quantitativen Angaben über das Wachstumspotenzial der in Südecuador vorkommenden Nutzpflanzen und deren Konkurrenten unter lokalen Umweltbedingungen verfügbar. Damit fehlten wissenschaftliche Grundlagen zur Entwicklung Strategien, welche nachhaltige Weidewirtschaft und Waldschutz gleichzeitig ermöglichen. Daher war Ziel dieser Arbeit die Untersuchung des Wachstumspotenzials zwei konkurrierenden Pflanzenarten - der südliche Adlerfarn (Pteridium arachnoideum) und das Weidegras (Setaria sphacelata) - unter aktuellen und zukünftigen klimatischen Bedingungen. Die Ergebnisse sind Erkenntnisse und methodische Entwicklungen zu der bisher wissenschaftlich unerforschten Verunkrautung von Weideflächen durch den Adlerfarn in Südecuador. Im Rahmen der Arbeit wurde das Southern Bracken Competition Model (SoBraCoMo) entwickelt, auf die zu untersuchenden Pflanzenarten parametrisiert und validiert. Der Quellcode des Modells basiert auf state-of-the-art SVAT- (Soil Vegetation Atmosphere Transfer) und Vegetationsdynamik-Modellen. Verschiedene Feldmessungen und die Erhebung von meteorologischen Daten liefern neue standort- und pflanzenartspezifische Parameter für eine realitätsnahe Simulation. Zur Beobachtung des Wachstums nach Bränden und zur Erhebung meteorologischer Daten wurde ein experimentelles Untersuchungsgebiet eingerichtet. Um unter anderen artspezifischen Bodenbedeckungen zu erkunden, konnte ein Monitoringsystem mit Installation von Standard- und Infrarotkameras an einem Heliumballon entwickelt und eingesetzt werden. Die Ergebnisse weisen für aktuelle Klimawerte und ungestörte lokale Bedingungen (keine Beweidung / Trampeln, keine Beschattung) eine geringfügig höhere Wettbewerbsfähigkeit des Weidegrases aus. Es wird gezeigt, dass sich dieser Wachstumsvorteil bei einer weiteren Klimaerwärmung noch erhöhen würde. Da Feldbeobachtungen dennoch auf eine Verdrängung des Weidegrases hindeuten, müssen andere Faktoren für den Erfolg des Adlerfarns verantwortlich sein. Wahrscheinlichster Faktor hierfür ist die Beweidung selbst. Diese beeinträchtigt das Weidegras stärker als den Adlerfarn. Das Modell SoBraCoMo kann als hervorragende Grundlage für zukünftige wissenschaftliche Arbeiten auf diesem Gebiet eingesetzt werden.