Einfluss invasiver Akazien auf heimische Pflanzen
Die in Australien beheimatete Acacia longifolia, eine Akazienart aus der Familie der Schmetterlingsblütler, wurde ursprünglich in Portugal zur Dünenbefestigung und als Zierpflanze eingeführt. Mittlerweile breitet sie sich unkontrolliert aus und beeinflusst dabei heimische Pflanzenarten auf unterschiedliche Weise.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, in Symbiose mit Bakterien Stickstoff aus der Luft zu fixieren, ihres schnellen Wachstums und der hohen Biomasseproduktion reichert die Akazie das natürlicherweise nährstoffarme Dünenökosystem mit Stickstoff an. Dies führt zu einer unerwünschten Düngewirkung. Zudem verbraucht sie mehr Wasser als die einheimischen Arten.
Neuer Ansatz zur Interaktionsbestimmung
Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Christiane Werner, Christine Hellmann und Dr. Jens Oldeland hat einen Ansatz entwickelt, um die räumlichen Bereiche zu bestimmen, in denen die Akazie mit einheimischen Arten interagiert. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin „PLOS ONE“ veröffentlicht.
Die Untersuchung zeigte, dass die invasive Art manche einheimischen Pflanzen in ihrer Entwicklung beeinträchtigt, während andere unbeeinflusst bleiben oder sogar besser gedeihen. Die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt sind maßgeblich für die Struktur und Funktion von Ökosystemen. Zur Bestimmung der Stärke und des räumlichen Einflusses dieser Interaktionen nutzt das Forschungsteam stable Isotope.
Stabile Isotope sind schwere, nicht-radioaktive Formen von Elementen. Ihr Vorkommen im Verhältnis zu den häufigeren leichten Isotopen kann räumlich variieren und Aufschluss über die Entstehung eines Materials geben. Sogenannte „Isoscapes“, abgeleitet von „isotope“ und „landscape“, visualisieren die räumliche Verteilung von Isotopen in einer Landschaft.
Das Team verwendete Isoscapes, basierend auf Blattmaterial einheimischer Arten, um Gebiete mit hohem Akazien-Stickstoffeintrag zu identifizieren und den Einfluss der Akazie auf das Wachstum anderer Arten zu kartieren. Dieser Einfluss kann positiv durch zusätzlichen Stickstoff oder negativ durch Wasserkonkurrenz sein.
Artspezifische Auswirkungen
Ein Zwergstrauch aus der Familie der Heidekrautgewächse zeigte in einem größeren Radius um die Akazie herum deutlich erhöhte Stickstoffkonzentrationen und eine effizientere Photosynthese. Eine Pinie hingegen nutzte den zusätzlichen Stickstoff nur in sehr geringen Mengen. Ein weiterer Zwergstrauch aus der Familie der Schmetterlingsblütler, der ebenfalls Luftstickstoff fixieren kann, blieb von der Akazie gänzlich unbeeinflusst.
Diese Beobachtungen legen nahe, dass die Interaktion der Akazie mit den einheimischen Pflanzen artspezifisch ist. Zudem unterscheidet sich der Einfluss je nach Messgröße, wie etwa Stickstoff- oder Wasserhaushalt.
Um eine Karte zu erstellen, die diese verschiedenen Aspekte integriert, nutzten die Wissenschaftler eine Clusteranalyse. Dieses statistische Verfahren identifiziert Untergruppen im beprobten Gebiet mit ähnlichen Messwerten, die als Einflusszonen interpretiert werden können. Ziel dieser Methoden ist es, vielschichtige Zusammenhänge und Dynamiken in natürlichen Ökosystemen besser zu beschreiben, aufzuklären und zu verstehen.
Christiane Werner ist Professorin für Ökosystemphysiologie an der Universität Freiburg. Christine Hellmann forscht an der Universität Bielefeld, und Jens Oldeland ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Hamburg.
Originalveröffentlichung
Hellmann, Christine/Werner, Christiane/Oldeland, Jens: A Spatially Explicit Dual-Isotope Approach to Map Regions of Plant-Plant Interaction after Exotic Plant Invasion. In: PLOS ONE.