Einfluss des invasiven Drüsigen Springkrauts auf die ober- und unterirdische Pflanzenvielfalt in Wäldern

Luca Gaggini (luca.gaggini@unibas.ch)

Institut für Natur-, Landschafts- und Umweltschutz (NLU) Universität Basel

Was sind invasive Neophyten?

Neophyten

Pflanzenarten, die durch menschliche Tätigkeiten, absichtlich oder unabsichtlich, in neue biogeographische Regionen nach 1492 eingeführt worden sind

Invasive Neophyten

Schäden an... - Biodiversität - Wirtschaft - Infrastruktur - Gesundheit

Wik

iped

ia

E. W

eber

(20

17)

Einheimisch

Nicht-einheimisch

Nicht-einheimisch und invasiv

Drüsiges Springkraut (Impatiens glandulifera)

E. W

eber

(20

17)

Einheimisch

Nicht-einheimisch

Nicht-einheimisch und invasiv

wilt

shirew

ildlif

e.or

g

1839 in Europa eingeführt

Rob

Tan

ner

Herkunft: Himalaya (Asien)

info

flora

.ch

CH

Drüsiges Springkraut (Impatiens glandulifera)

“Das grösste einjährige Kraut unserer Flora” (Höhe = 2–3 m)

Lebensraum: •  feuchte Standorte (z.B. Flussufer) •  Wälder

Einjährige, krautige Pflanze

Drüsiges Springkraut (Impatiens glandulifera)

Auf wirbellose Tiere

Auf Mykorrhiza-Symbiosen

Auf die Waldverjüngung

Auf die Pflanzenvielfalt ?

Allelopathische Substanz ‘Naphthoquinon’

ê ‘biochemische Waffe’

Negative Auswirkungen

Invasive Arten bedrohen die Biodiversität im Wald

Vorwiegend Studien über die oberirdische Vegetation, ABER >50 % der Pflanzenbiomasse

ist unterirdisch!

Neue genetische Analysen erlauben, Wurzeln den

zugehörigen Arten zuzuweisen

Ausgangslage

Fragestellung

Beeinflusst das Drüsige Springkraut die unterirdische Pflanzenvielfalt?

Vergleich der ober- und unterirdischen Pflanzenvielfalt in Waldflächen MIT und OHNE Springkraut

MIT Springkraut OHNE Springkraut

ober-

unter-

irdisch

9 Wikipedia

Brislach

C.

Flie

rl

Versuchsaufbau

MIT Springkraut

OHNE Springkraut

25 m

25 m

4 m

4 m

Methoden

1)  In jeder Fläche (25 m x 25 m):

–  Liste aller Pflanzenarten

–  Pflanzenmaterial für jede Art sammeln (à ‘reference library’)

2)  In jedem Quadrat (4 m x 4 m):

–  Vegetationsaufnahme

–  Wurzelproben sammeln (4 pro Quadrat)

4 m

4 m 0–10 cm

11–20 cm

2 Schichten

à Total 192 Wurzelproben

5 cm

25 m

25 m

Bilder: C. Flierl C. Flierl Sammeln der Wurzelproben im Feld

Waschen der Wurzeln Bilder: C. Flierl

Sortieren der Feinwurzeln Bilder: C. Flierl

Trocknen und Mahlen der Wurzelproben Bilder: C. Flierl

DNA-Analyse im Labor Bilder: C. Flierl

Genetische Analyse zur Bestimmung der unterirdischen Artenvielfalt

Problem: Wurzelproben enthalten Wurzeln von verschiedenen, unbekannten Pflanzen

Lösung: Bestimmte DNA-Regionen sind bei verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich lang

„Reference library“

Art Region 1 Region 2

Busch-Windröschen 502 bp 83 bp

Scharbockskraut 492 bp 81 bp

Schwarz-Erle 468 bp 94 bp

…

Blattproben

für jede Pflanzenart

DNA-Analyse

Wurzelproben

DNA-Analyse

Fragmentlänge (bp)

4 m

20 cm

Oberirdisch vs. unterirdisch

Geophyten

Oberirdisch vs. unterirdisch

Geophyten

Nachbarpflanzen

Oberirdisch vs. unterirdisch

Mit vs. ohne Springkraut

Drüsiges Springkraut

Konkurrenz

Mit vs. ohne Springkraut

Konkurrenz

Allelopathische Substanzen

Mit vs. ohne Springkraut

Konkurrenz

Allelopathische Substanzen

Mit vs. ohne Springkraut

Wurzelbiomasse

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

0-10 cm 11-20 cm

Wur

zelb

iom

asse

(g) p

ro Q

uadr

at

Feinwurzel-Biomasse (Trockengewicht) in 3.33 dm3 Bodenvolumen

Durchschnitt +/- Standardfehler, N = 12 (*** P < 0.001, * P < 0.05; Wilcoxon rank sum tests)

***

*

–35%

–55%

MIT Springkraut

OHNE Springkraut

Tiefe

Pflanzenvielfalt

0

5

10

15

20

25

30

35

Num

ber

of s

peci

es p

er p

lot

Axis Title

OBERIRDISCH UNTERIRDISCH

Durchschnitt +/- Standardfehler, N = 12 (** P < 0.01; unpaired t-tests)

**

–30%

MIT Springkraut

OHNE Springkraut

0

5

10

15

20

25

30

35

0–10 cm 11–20 cm

Num

ber

of s

peci

es p

er p

lot

Tiefe

Anz

ahl P

flanz

enar

ten

pro

Qua

drat

Anz

ahl P

flanz

enar

ten

pro

Qua

drat

Unterirdische Pflanzenvielfalt

Einige Pflanzen wurden häufiger unterirdisch als oberirdisch gefunden:

Geophyten (unterirdisch überdauernde Pflanzen)

Gehölze (Bäume + Sträucher)

•  Lichtbedürfnis •  Hohe Springkraut-Deckung im Frühling

•  Reduziertes Wachstum und höhere Mortalität der Jungpflanzen

•  Nur als grosse Bäume/Sträucher anwesend, aber nicht als Jungpflanzen

•  Problem für die Waldverjüngung

Bilder: infoflora.ch, Wikipedia

Zusammenfassung

Die Invasion des Drüsigen Springkrauts in Wäldern…

…reduziert die Pflanzenvielfalt oberirdisch, aber nicht unterirdisch

–  Die ober- und unterirdische Vegetation reagieren unterschiedlich auf die Invasion

–  In Wäldern mit Springkraut kommen Geophyten und Gehölze häufiger unter- als oberirdisch vor

…reduziert die Wurzelbiomasse (ê 35–55%)

–  Effekt der allelopathischen Substanzen ?

–  Reduzierte Bodenstabilität

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

Dank an:

Burgerkorporation Brislach

Förster Markus Schmidlin Bruno Baur

Hans-Peter Rusterholz