Erforschung der Ursachen und Muster der Ringbildung bei Pflanzen in einem unbekannten Diversitäts-Hotspot in der Namib-Wüste

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Wiegand
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508387707

Die Ringbildung bei Pflanzen der Trockengebieten stößt in der Forschung auf großes Interesse, insbesondere im Hinblick auf die Mechanismen, die diese symmetrischen Formen erzeugen. Zu den Pflanzenringen gehören „Tussock-Ringe“, die durch langsame vegetative Wachstumsprozesse von einzelnen Tussock-Pflanzen entstehen, und eine neue Klasse, die 2021 in der östlichen Namib-Wüste entdeckten „kollektiven Pflanzenringe“. Letztere bestehen aus mehreren Individuen von einjährigen Gräsern und/oder Kräutern und entstehen spontan nach Regenfällen. Die Funktion dieser Ringe und wie sich ihre Durchmesser, Formen, Dichte und räumlichen Muster von Regenzeit zu Regenzeit ändern, ist ungeklärt. Vorläufige Untersuchungen zeigen, dass die einjährigen Pflanzen bis zu 1 m große Durchmesser bilden, um gemeinsam die Bodenfeuchtigkeit innerhalb der Ringe zu entziehen. Möglicherweise entstehen diese Ringe durch der Selbstorganisation der Vegetation, bei der sich die einzelnen Pflanzen an der Ringperipherie gegenseitig begünstigen. Eingehende Untersuchungen sind erforderlich, um diese neue Klasse von Pflanzenringen besser zu verstehen. Überraschend wurde im Jahr 2021 entdeckt, dass es in der Namib Wüste mindestens 10 verschiedene ringbildende Gras- und Krautarten gibt, was die Namib zum „Diversitäts-Hotspot“ für die Bildung von Pflanzenringen macht. Eine große Forschungslücke ist, dass für dieses Ökosystem keine Informationen über die biogeografische Vielfalt und die Verbreitung von Pflanzenringen vorliegen. Lediglich die berühmten Feenkreise sind in der Namib umfassend untersucht worden, aber diese Vegetationslücken haben einen viel größeren Durchmesser als die Pflanzenringe und sind ein anderes Phänomen. Wir werden den enormen Reichtum an ringbildenden Pflanzen im ariden Namibia untersuchen. Unsere Pionierforschung wird eine ganze Reihe von Methoden umfassen. Durch wiederholte Drohnenbeobachtung während der Regenzeit werden wir sowohl Tussock- als auch kollektive Pflanzenringe kartieren. Aus den Drohnendaten werden wir digitale Geländemodelle ableiten und Variablen der topografischen Heterogenität mit den Größen, Formen und räumlichen Mustern der Ringe in Beziehung setzen. Mögliche äolische Rückkopplungseffekte zwischen Boden und Ringvergrößerung oder Ringform werden mit In-situ-Messungen von Infiltrationsraten, Bodenfeuchte, Pflanzenhöhe und Wurzellänge untersucht. Kontinuierliche Bodenfeuchtemessungen mit Datenloggern werden eingesetzt, um Biomasse-Wasser-Rückkopplungen und mögliche Selbstorganisationsprozesse zu testen. Manipulative Experimente werden an kollektiven Pflanzenringen durchgeführt, um die Ursache der Ringe zu untersuchen, und alle Arten von Pflanzenringen werden auf mikrobielle Pathogene untersucht, die ebenfalls zu ihrer Bildung beitragen können. Letztlich werden unsere Ergebnisse Aufschluss über die grundlegenden Prozesse des Vegetationswachstums in wasserarmen Ökosystemen geben, die im Zuge des Klimawandels zunehmend von Wüstenbildung bedroht sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südafrika
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Don A Cowan, Ph.D.