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Life on a leaf: species interactions and community dynamics in epiphyll communities

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Blattbasierte Ökosysteme im Miniaturformat enthüllen die hinter der Artenvielfalt des Regenwaldes liegenden Prozesse

Ein EU-finanziertes Forschungsteam hat die Wechselwirkungen von Arten auf den Blättern von Regenwaldbäumen untersucht, um besser zu verstehen, warum die Artenvielfalt in tropischen Ökosystemen so groß ist und welche Prozesse Lebensgemeinschaften prägen.

Klimawandel und Umwelt
Grundlagenforschung

Obwohl sie in der Regel unbemerkt bleiben, lassen sich ganze Gemeinschaften lebender Organismen auf der Oberfläche von Blättern tropischer Regenwälder finden. Diese als Epiphylle bekannten Gemeinschaften sind äußerst vielfältig und umfassen Bryophyten (meist Leberblümchen), Algen, Pilze, Bakterien und Blaualgen mit über 100 Arten auf einem einzigen Blatt. Wie bei anderen Lebensgemeinschaften der Tropen ist nicht klar, warum diese Gemeinschaften von Epiphyllen so vielfältig sind oder wie die biologische Vielfalt erhalten bleibt. Das Testen der biologischen Vielfalt in tropischen Regenwäldern kann aufgrund der langsamen Dynamik der Baumgemeinschaften eine Herausforderung darstellen. Durch die Konzentration auf Bryophyten und Flechten können die Forschenden Theorien zur biologischen Vielfalt in einem ökologischen System testen, das eine viel schnellere Dynamik und eine einfachere Replikation als tropische Regenwälder besitzt und gleichzeitig ein ähnlich hohes Maß an biologischer Vielfalt aufweist. Das EU-finanzierte Projekt EPIDYN ist die erste Studie, die sich explizit mit der Interaktion von Arten und der Dynamik der Gemeinschaft zwischen verschiedenen Arten von Epiphyllen in einzelnen Blättern befasst. „Aufgrund des kurzlebigen Charakters ihres Substrats und der geringen Größe sowie ihrer relativ schnellen Dynamik bieten epiphyllische Gemeinschaften ein ideales System zur Untersuchung der Primärfolge und der Mechanismen zur Erklärung der Erhaltung der biologischen Vielfalt im Hinblick auf Umweltvariablen“, sagt Projektkoordinatorin Maaike Bader.

Auswirkung auf die ökologischen Zyklen

Eine im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Forschungsstipendiatin untersuchte die Insel Barro Colorado in Panama und beobachtete Blätter unter verschiedenen Licht- und Feuchtigkeitsbedingungen – die wichtigsten limitierenden Faktoren für Bryophyten und Flechten in tropischen Regenwäldern. Indem sie die Zusammensetzung der Arten und die räumlichen Muster auf den Blättern untersuchten, bestimmten sie die Reihenfolge von deren Ankunft und Etablierung sowie die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Organismen, um ein besseres Verständnis der Treiber für die Gemeinschaftsstruktur in Epiphyllen zu ermöglichen. Das Team stellte fest, dass die Abfolge von Arten auf den Blättern eher durch eine Anhäufung von Arten als durch die Substitution „schwächerer“ Kolonisatoren durch überlegene Arten gekennzeichnet war. „Dies unterscheidet sich vom klassischen Modell der Artenabfolge in Pflanzengemeinschaften“, betont Bader. Beim Wald-Maßstab unterschieden sich auch verschiedene Abfolgestadien (geschlossener Wald und Waldlücken) in der Artenzusammensetzung der Gemeinschaften von Epiphyllen, was auf die Bedeutung der Walddynamik für die biologische Vielfalt hinweist. „Wir haben damit gezeigt, dass Lebensraumdynamik und Abfolgeprozesse auf sehr unterschiedlichen räumlichen Maßstäben zusammenwirken, um diese sehr vielfältigen Ökosysteme zu schaffen“, merkt Bader an.

Ein besseres Verständnis von Epiphyllen

Diese Ergebnisse helfen zu verstehen, wie Epiphyllen aus evolutionären und morphologisch sehr unterschiedlichen taxonomischen Gruppen (etwa Flechten und Leberblümchen) zusammenwachsen, um kleine Lebensgemeinschaften zu bilden. Bader erklärt: „Bei der Beobachtung der räumlichen Muster auf den Blättern im Zeitverlauf haben wir festgestellt, dass diese von der scheinbar meist zufälligen Ansiedlung auf jungen Blättern zu einer stärker organisierten Besiedlung auf den älteren Blättern wechseln, was auf eine Verschiebung der zufälligen Prozesse (zufällige Ankunft) zu eher deterministischen Prozessen, etwa dem Wettbewerb, hinweist.“ Es wird erwartet, dass EPIDYN durch die Verfolgung der Dynamik von Gemeinschaften auf einem stark replizierten Satz von Habitatbereichen im Miniaturformat nicht nur zum Verständnis der Gemeinschaften von Epiphyllen, sondern allgemeiner zur Ökologie von Gemeinschaften festsitzender Organismen beiträgt. „Wir sind noch weit davon entfernt, die Funktionsweise der Gemeinschaften von Epiphyllen vollständig zu verstehen, aber es ist wichtig, dass diese nicht übersehen oder vergessen werden, wenn wir über biologische Vielfalt und Ökosystemfunktionen nachdenken“, schließt Bader.

Schlüsselbegriffe

EPIDYN, Epiphylle, biologische Vielfalt, Regenwald, Abfolge

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