Forschung

Im tropischen Regenwald spielt sich ein großer Teil der Pflanzenwelt hoch über dem Boden ab. Orchideen, Bromelien oder Farne wachsen dort auf Ästen und Baumstämmen statt im Boden. Diese sogenannten Epiphyten oder Aufsitzerpflanzen machen weltweit fast 10 Prozent aller Gefäßpflanzenarten aus. Die Vorteile dieser ungewöhnlichen Lebensweise liegen auf der Hand: In den Baumkronen erreichen Pflanzen mehr Licht und müssen keinen stabilen Stamm bilden wie Bäume. Doch das Leben in luftiger Höhe hat auch seine Nachteile. Ohne direkten Kontakt zum Boden ist die Versorgung mit Wasser und Nährstoffen schwierig. Bei diesen Herausforderungen hat sich diese Lebensform im Laufe der Evolution in verschiedenen Pflanzenfamilien entwickelt. Gleichzeitig wachsen nahe Verwandte vieler Epiphyten weiterhin am Boden – und unterscheiden sich äußerlich oft kaum. Warum also lebt die eine Art ausschließlich auf Bäumen, während ihre Verwandten am Boden bleiben? Ein internationales Forschungsprojekt unter Leitung des Instituts für Botanik der BOKU Wien untersucht nun eine bislang wenig getestete Erklärung: Pflanzen könnten in die Baumkronen „ausgewichen“ sein, um ihren Feinden im Boden zu entkommen. Besonders gefährlich sind dort krankheitserregende Pilze, die Samen und junge Keimlinge angreifen. Diese Idee wird als „Epiphyte Enemy Escape“-Hypothese bezeichnet. Im Laufe der Evolution entwickeln Pflanzen genetische Abwehrmechanismen gegen solche Krankheitserreger. Doch wenn eine Art lange Zeit nicht mehr mit bestimmten Bodenpilzen in Kontakt kommt, könnten diese Abwehrmechanismen verloren gehen – nach dem Prinzip „use it or lose it“. Epiphyten wären dann besonders anfällig für Bodenpathogene und könnten deshalb am Waldboden kaum überleben. Das vom FWF geförderte Projekt „EpiEneScape“ will diese Hypothese mit einfachen, aber aufschlussreichen Experimenten testen. Forschende lassen Samen von epiphytischen Pflanzen und ihren bodenlebenden Verwandten auf unterschiedlichen Substraten keimen – etwa auf Waldboden oder auf Materialien aus Baumkronen. So lässt sich beobachten, wo die jungen Pflanzen erfolgreich wachsen und wo sie scheitern. Zusätzlich werden funktionelle Eigenschaften wie das Wasserspeichervermögen der Pflanzen gemessen, um zu verstehen, wie sie an die Bedingungen in Baumkronen oder im Boden angepasst sind. Die Studie entsteht in Kooperation zwischen der BOKU Wien und der Universidad Veracruzana in Mexiko. Die praktischen Arbeiten finden sowohl im Gewächshaus als auch im tropischen Tiefland- und Bergregenwald Mexikos statt. Die Forschenden hoffen, damit nicht nur besser zu verstehen, warum so viele Pflanzenarten in den Baumkronen leben, sondern auch, welche Rolle Krankheitserreger bei der Evolution dieser außergewöhnlichen Lebensweise spielen.

Wälder, insbesondere strukturreiche Laubwälder mit altem Baumbestand, sind essenzielle Lebensräume für die meisten heimischen Fledermausarten. Sie dienen als Jagdgebiete sowie Sommer- und Winterquartiere. In Niederösterreich, speziell im Weinviertel, finden sich solche Wälder, die eine hohe Dichte gefährdeter Arten wie der Nymphen-, Bechstein- und Wimperfledermaus aufweisen. Intensive Landwirtschaft fragmentiert jedoch diese Lebensräume, was die genetische Vielfalt und Stabilität der Fledermauspopulationen gefährdet. Das Projekt „Von der Isolation zur Vernetzung: Fledermäuse in fragmentierten Wäldern“ zielt darauf ab, die Lebensraumvernetzung zu fördern. In der Modellregion Großweikersdorf werden entscheidende Strukturen identifiziert, welche die Verbindung zwischen Sommer- und Winterquartieren sicherstellen. Mithilfe von Telemetrie, genetischen Analysen und räumlichen Konnektivitätsanalysen werden Bewegungsmuster und Vernetzungsstrukturen untersucht. Öffentlichkeitsarbeit soll das Bewusstsein für den Schutz der Fledermäuse und ihrer Lebensräume stärken. Die Ergebnisse des Projekts sollen modellhafte Lösungen für andere Regionen bieten und zur Erhaltung der Artenvielfalt von Fledermäusen beitragen.

Die Zerstörung der naturnahen terrestrischen Biosphäre schreitet infolge der menschlichen Landnutzung und Ausbeutung rapide voran. Gebirgslebensräume galten dabei aufgrund ihrer schwierigen Erschließbarkeit, ihrer Standortsvielfalt und wegen ihrer weltweiten Verbreitung als die wichtigsten Rückzugsräume gefährdeter Arten. Der Klimawandel in Form eines ungebremsten von Menschen verursachten Temperaturanstiegs beeinflusst jedoch auch die Wildnisgebiete entlegener Hochgebirge. Für die Arten, die oberhalb der Waldstufe in der alpinen und nivalen Höhenstufe leben, entsteht damit eine neue Bedrohungskomponente, die aus folgenden Gründen zu ihrem Aussterben führen kann: (1) Typische Arten der Hochgebirge sind an kalte Bedingungen angepasst und verlieren ihre Habitate durch direkte Erwärmungseffekte oder durch konkurrierende Arten aus tieferen Lagen. (2) Hochgebirgsarten haben generell weitaus kleinere Verbreitungsgebiete als Arten der Tieflagen und es ist davon auszugehen, dass ausreichend kalte Rückzugsräume oft nur in sehr limitierten Flächen vorhanden sind, wo auch die erforderlichen Bodenbedingungen für eine Neubesiedlung zur Verfügung stehen. (3) In Gebirgen mit isolierten und kleinen alpinen Gebieten ist der Anteil von Lokalendemiten (das sind Arten, die nur innerhalb eines kleinen Gebiets vorkommen) oft besonders hoch, wodurch von einem sehr hohen Aussterberisiko auszugehen ist. Vor diesem Hintergrund entstand vor 25 Jahren ein internationales Forschungsnetzwerk, die „Global Observation Research Initiative in Alpine Environments“ (GLORIA) für ein Langzeit-Monitoring der Pflanzenarten der Hochgebirge. Das in Österreich initiierte Netzwerk von Dauerbeobachtungs-stationen in Gipfelzonen ist mittlerweile auf allen besiedelten Kontinenten aktiv. Die unter Beteiligung von über hundert Forschungsinstitutionen erhobenen Daten stehen nun erstmals für eine weltweite Datenauswertung für die Beantwortung der folgenden Forschungsfragen zur Verfügung: (I) Stehen Veränderungen der Artenzahlen und ihrer Zusammensetzung in Zusammenhang mit der regionalen Geschwindigkeit des Klimawandels? (II) Führte das zeitgleiche Auftreten von Erwärmung und erhöhtem Trockenstress zu einem erhöhten Verlust der Pflanzenvielfalt? (III) Sind kleinräumig verbreitete Arten der Hochgebirge überrepräsentiert bei den verschwindenden und weiträumig verbreitete bei den zunehmenden Arten? Im Projekt GLORIAGLO werden die Vegetationsdaten und Bodentemperaturen aus über hundert Studiengebieten der Gebirge der Erde kombiniert mit Fernerkundungsdaten zur Topographie und der saisonalen Änderung der grünen Vegetation und der Schneebedeckung sowie mit gerasterten Klima-Datenreihen und der weltweiten Verbreitung und ökologischen Nische der Arten. Damit soll das Ausmaß und die Geschwindigkeit von Biodiversitätsveränderungen in der alpinen Vegetation erstmals in einer weltweiten Dimension verglichen und in Bezug auf die wichtigsten ökologischen Einflussfaktoren analysiert und beurteilt werden.