Maintenance of biodiversity through mutualistic networks between arbuscular mycorrhizal fungi and plants: robustness against human disturbance and climate change
Final Report Abstract
Die Untersuchungen betrafen die Klärung der Pilzsymbiosen von Bäumen des tropischen Bergregenwalds im Höhenbereich von 1000 bis 4000 m von Südecuador und damit der Bergregion der nördlichen Anden. Diese Bergregenwälder und Páramos gehören zu den artenreichsten Ökosystemen überhaupt und gleichzeitig zu den am wenigsten erforschten und am meisten gefährdetsten. Ein Verlust dieser Artenvielfalt wäre der Verlust eines unvergleichlichen Genpools, der durch nichts ersetzt werden könnte. Es ist daher dringend geboten, die Vielfalt der Organismen zu erfassen und ihre gegenseitige Abhängigkeit unter den gegebenen Umweltbedingungen zu erforschen. Der wissenschaftliche Ansatz unserer Untersuchungen fußte auf der übergreifenden Hypothese, dass die außerordentliche Vielfalt der Arten in diesem tropischen Ökosystem in hohem Maße durch positive Interaktionen zwischen den Organismen, insbesondere auch zwischen Pflanzen und Pilzen (Mykorrhiza- Symbiosen) aufrechterhalten wird. Die Zusammenhänge im Ökosystem tropischer Bergregenwald waren völlig ungeklärt. Die molekularphylogenetische Erforschung der Pilzpartner durch die Bearbeitung von ungefähr 800 Proben des Primärwaldes und von Aufforstungsflächen ergab eine unerwartet hohe Zahl bisher nicht bekannter Mykorrhizapilze aus der Gruppe der Glomeromycotina. Der hohen Diversität der Baumarten steht also auch eine hohe Diversität an Pilzarten gegenüber. Viele Pilzarten kommen selten vor, nur wenige Pilzarten wurden häufig nachgewiesen (maximal in 40% der Proben). Es wurden keine Baumart spezifischen AM-Pilze gefunden, was auf potentielle Netzwerke der Pilze im Boden hinweist. Die eingangs angesprochene Hypothese, dass eine Vielzahl von Pilzen eine Vielzahl von Baumarten symbiotisch fördern kann, wird demnach unterstützt. Überraschend war der Befund, dass die in vielen Studien gefundene Dominanz der Vertreter der Glomeraceae auf der 1000er und 2000er-Höhenstufe vorhanden war, aber auf 3000 und 4000 m Höhe deutlich zurück ging und die Vertreter der Acaulosporaceae zu den dominierenden AM-Pilzen wurden. Ebenso überraschend war die Tatsache, dass die häufig vorkommenden AM-Pilze der 3000 und 4000er-Stufe keine Spezialisten waren, die sich an die rauen Bedingungen dieser Standorte angepasst haben, sondern Generalisten, die auch auf 1000 und 2000 m Höhe vorkamen.
Publications
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2004. Graffenrieda emarginata (Melastomataceae) forms mycorrhizas with Glomeromycota and with a member of Hymenoscyphus ericae aggr. in the organic soil of a neotropical mountain rain forest. Can. J. Bot. 82: 340-356
Haug I, Lempe J, Homeier J , Weiß M, Setaro S, Oberwinkler F, Kottke I
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2005. Russulaceae and Thelephoraceae form ectomycorrhizas with members of the Nyctaginaceae (Caryophyllales) in the tropical mountain rain forest of southern Ecuador. New Phytologist 165: 923-936
Haug I, Weiß M, Homeier J, Oberwinkler F, Kottke I
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(2008) Guilds of mycorrhizal fungi and their relation to trees, ericads, orchids and liverworts in a neotropical mountain rain forest. Basic and Applied Ecology 9: 13-23
Kottke I, Haug I, Setaro S, Suárez JP, Weiß M, Preußing M, Nebel M, Oberwinkler F
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(2010) Species-rich but distinct arbuscular mycorrhizal communities in reforestation plots on degraded pastures and in neighboring pristine tropical mountain rain forest. J Trop Ecol 51:125-148
Haug I, Wubet T, Weiß M, Aguirre N, Weber M, Günter S, Kottke I
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(2010): Atractiellomycetes belonging to the ‘rust’ lineage (Pucciniomycotina) form mycorrhizae with terrestrial and epiphytic neotropical orchids. Proc. R. Soc. B 277: 1289-1296
Kottke I, Suárez JP, Herrera P, Cruz D, Bauer R, Haug I, Garnica S
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(2013) Reforestation sites show similar and nested AMF communities to an adjacent pristine forest in a tropical mountain area of South Ecuador. PLOS One 8 (3) e6324
Haug I, Setaro S, Suárez JP
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(2016) Hidden symbiosis conserves plant and fungal diversity – investigating mycorrhizae of trees and orchids. Biodiversity hotspot Tropical Mountain Rain Forest (Edt. Bogner FX, Bendix J, Beck E). Naturaleza y Cultura International (Loja, Ecuador), pp. 116-121, ISBN 978-9942-14-538-3
Haug, I, Kottke, I, Suárez JP
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(2016) Maintenance of biodiversity through mutualistic networks between arbuscular mycorrhizal fungi and plants – robustness against human disturbance and climate change. In: Landscape Restoration, Sustainable Use and Cross-scale Monitoring of Biodiversity and Ecosystem Functions. A Science-directed Approach for South Ecuador. E. Beck et al. (Eds.), pp 103-114
Haug I, Suárez JP
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2016: Introduction to Mycorrhizas in the Tropics with Emphasis on the Montane Forest in Southern Ecuador. Estudios de Bioversidad 4 (EDILOJA Cía. Ltda., Loja)
Urgiles , N.; Haug, I.; Setaro, S. & Aguirre, N.
