Untersuchung von Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Artendiversität in feuergeprägter mediterraner Vegetation mit Hilfe räumlich expliziter Modelle
Final Report Abstract
Auf Basis einer umfangreichen Datensammlung und von Expertenwissen wurden 78 holzige Arten gemäß sieben Arteigenschaften, welche die Ökologie der Art beschreiben, in funktionelle Pflanzentypen (PFT) eingeteilt. Des Weiteren wurden essentielle Prozesse identifiziert und parameterisiert, welche die raum-zeitliche Dynamik der Pflanzengemeinschaft maßgeblich bestimmen. Diese Prozesse wurden in einem räumlich-expliziten, Individuen- und regelbasierten Simulationsmodell implementiert. Dieses Modell ist einer der ersten erfolgreichen Ansätze, komplexe Pflanzengemeinschaften in einem individuenbasierten, räumlich-expliziten Ansatz zu simulieren. Ausführung und Analyse von Simulationsexperimenten führten dabei zu einem verbesserten Verständnis der Koexistenz der Pflanzenarten feuergeprägter, mediterraner, hoch diverser Gemeinschaften. Es zeigte sich, dass unter Berücksichtigung der zeitlichen Dynamik von Feuer und Regen die regionale Samenimmigration ein wichtiger Prozess für den Erhalt von Pflanzengemeinschaften auf lokaler Skala ist. Dabei führte die Annahme der gleichen Samenmasse je funktionellem Pflanzentyp (PFT) zu einem den Freilanddaten entsprechenden Muster. Um endgültige Erklärungen zu finden, mussten jedoch noch weitere Prozesse (z.B. Ausbreitungsvektoren) berücksichtigt werden. Dies war im Rahmen dieses Projekts aus Zeitgründen und aufgrund fehlender spezifischer Daten nicht möglich. Ein weiteres zentrales Ergebnis dieser Studie ist, dass einfache trade-off Mechanismen als alleinige Erklärung für Koexistenz in artenreichen Systemen nicht ausreichen. Dies widerspricht Aussagen aus der Literatur, die aus einfachen konzeptionellen Modellen abgleitet werden, stimmt aber mit zahlreichen empirischen Studien aus artenreichen Systemen überein. In einem dritten Abschnitt zeigt die Studie, dass Klimawandel (verbunden mit einer Änderung der Regenmenge und der Feuerfrequenz) voraussichtlich zu einer Abnahme der Diversität führen wird. Dies begründet sich sowohl in der Ändemng lokaler (Etablierung) als auch regionaler (Samenimmigration) Prozesse. Dabei sind generelle Aussagen zur Reaktion der PFTs kaum möglich, da diese sehr spezifisch in Abhängigkeit ihrer Eigenschaften auf die Veränderungen reagieren. So sind z.B. Resprouter empfindlicher gegenüber der Abnahme der Regenmenge als Nonsprouter. Der umgekehrte Fall tritt ein, wenn sich die Feuerfrequenz erhöht. Die Ergebnisse des Projektes zeigen, dass räumlich-explizite, strukturell realistische Modelle wichtige Werkzeuge darstellen zur Untersuchung und zum grundlegenden Verständnis von Koexistenzmechanismen.
Publications
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(Bremen, 2006): Testing competition and (co-)existence of plant functional types by individual based, spatially explicit modeling. GfÖ Conference
Esther A., Groeneveld J., Enright N., Miller B. P., Lamont B., Perry G., Jeltsch F.
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(Marburg, 2007): Does seed immigration explain local diversity pattern in a species-rich, fire prone ecosystem?. GfÖ Conference
Esther A., Groeneveld J., Enright N., Miller B. P., Lamont B., Perry G., Schurr, F., Jeltsch F.
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(Palmerston North, 2007): Coexistence of plant functional types: A model study for immigration and observed plant diversity. 49th Annual Conference of the Interntional Association for Vegetation Science, 12-16 February 2007, New Zealand: 124
Esther A., Groeneveld J., Enright N., Miller B. P., Lamont B., Jeltsch F.
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(Perth 2007): Investigating the impact of plant traits on community structure in fire-prone woody vegetation using a model of 288 plant functional types. MEDECOS XI, 2-5 September, Australia
Groeneveld, J., Esther, A., Enright, N.J., Miller, B.P., Lamont, B.B., Perry, G.L.W., Jeltsch F.
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(2008): Assessing the importance of seed immigration on coexistence of plant functional types in a species-rich ecosystem. Ecological Modelling, 213:402-416
Esther A., Groeneveld J., Enright N.J., Miller B.P., Lamont B.B., Perry G.L.W., Schurr F. M., Jeltsch F.
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(2008): Pflanzliche Überlebenskünstler. Portal - Das Potsdamer Universitätsmagazin, 4-6/08, S. 35
Alexandra Esther
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(2008): Simulating the effects of different spatiotemporal fire regimes on plant metapopulation persistence in a Mediterranean-type region. Journal of applied ecology, 45: 1477-1485
Groeneveld J., Enright N.J., Lamont B.B.
