Räumliche Muster und Dynamik experimenteller Pflanzengesellschaften

Peter Stoll , Deborah Vogt, Daniel Prati

Theoretische Studien zeigen, dass das räumliche Muster der Arten in Pflanzengesellschaften einen grossen Einfluss auf deren Dynamik hat. Insbesondere die innerartliche Aggregation kann Koexistenz zumindest erleichtern, weil sie den Ausschluss von Arten durch Konkurrenz verlangsamt. Während lokale Interaktionen die Arten räumlich trennen, führt begrenzte Samenverbreitung zur Aggregation und zwar auf zwei hierarchischen Ebenen: Arten innerhalb von Gesellschaften und genetisch verwandten Individuen (Geschwister) innerhalb von Populationen.
Im Besonderen für Pflanzengesellschaften fehlen aber explizite experimentelle Tests solcher Voraussagen räumlich expliziter Modelle. Deshalb führten wir eine Pilotstudie durch und verglichen verschiedene räumliche Muster (zufällig vs. aggregiert) in einer experimentellen Gesellschaft bestehend aus vier einjährigen Pflanzenarten. Die Resultate zeigten eine gesteigerte Fitness für Individuen schwächerer Arten in innerartlichen Nachbarschaften, während stärkere Konkurrenten stärker unterdrückt wurden. Die Pilotstudie bildet den Ausgangspunkt des laufenden Projekts welches darauf ausgerichtet ist unser populationsbiologisches Grundlagenwissen zu vertiefen.
In Experimenten mit geeigneten Pflanzenarten werden

die räumlichen Muster und damit die relativen Frequenzen der Kontakte zwischen und innerhalb Arten manipuliert und
die Performance von genetisch Verwandten Individuen derjenigen von nichtverwandten Individuen einander gegenübergestellt.

Wachstum, Überleben und Fitness (Samenoutput) der Individuen werden mit populationsbiologischen Methoden verfolgt. Ziel ist es zu sehen ob das räumliche Muster und das genetische Make-up die Zusammensetzung der Gesellschaften durch die unterschiedliche Performance der Individuen und damit der Populationsdynamik beeinflussen. Die erwarteten Resultate könnten aber auch beim Management von artenreichen Pflanzengesellschaften helfen und zum besseren Verständnis alternativer ökologischer Mechanismen (positive Interaktionen, Kooperation, hierarchische Organisation und multi-level Selektion) beitragen. Möglicherweise spielen solche Mechanismen bei der Strukturierung von Pflanzengesellschaften eine grössere Rolle als bisher angenommen.

Publikationen

Vogt DR, Murrell DJ & Stoll P (2010) — Testing spatial theories of plant coexistence: No consistent differences in intra- and interspecific interaction distances — American Naturalist 175: 73–84

Wassmuth BE, Stoll P, Tscharntke T & Thies C (2009) — Spatial aggregation facilitates coexistence and diversity of wild plant species in field margins — Perspectives in Plant Ecology Evolution and Systematics 11: 127–135

Monzeglio U & Stoll P (2008) — Effects of spatial pattern and relatedness in an experimental plant community — Evolutionary Ecology 22: 723–741

Monzeglio U & Stoll P (2005) — Spatial patterns and species performances in experimental plant communities — Oecologia 145: 619–628

Stoll P & Prati D (2001) — Intraspecific aggregation alters competitive interactions in experimental plant communities — Ecology 82: 319–327

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