ALLGEMEINE UND PFLANZENSOZIOLOGISCHE VEGETATIONSÖKOLOGIE (M.Biodiv.403)

Transkript

1 Prof. Dr. Erwin Bergmeier Abteilung Vegetationsanalyse & Phytodiversität Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften Georg-August-Universität Göttingen ALLGEMEINE UND PFLANZENSOZIOLOGISCHE VEGETATIONSÖKOLOGIE (M.Biodiv.403) EINFÜHRUNG IN DIE VEGETATIONSÖKOLOGIE und SPEZIELLE VEGETATIONSÖKOLOGIE MITTELEUROPA (B.Biodiv.339) Folien zur Vorlesung können Sie unter Intern Benutzerkennwort und Passwort veganalyse herunterladen. WiSe 2016/17

2 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Therophytenreiche Pioniervegetation: Zwergbinsen- Gesellschaften Therophytenreiche Pioniervegetation: Ackerunkrautgesellschaften Meerstrandvegetation I: Dünen Meerstrandvegetation II: Salzwiesen u.a.; Gesteinsschutt-, Felsspalten- und Mauerfugenvegetation Wasserpflanzengesellschaften I Wasserpflanzengesellschaften II Röhrichte und Großseggenriede, Quellfluren, Moore Trockene Zwergstrauch-Heiden und Borstgras-Rasen Sandtrockenrasen und basiphile Magerrasen Wirtschaftsgrünland I Wirtschaftsgrünland II, Gebüsche Laubwälder Nadelwälder

3 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Therophytenreiche Pioniervegetation Eigenschaften von Therophyten: überdauern ungünstige Jahreszeit als Samen kurze Lebensdauer ( Annuelle = einjährige Arten) schwach entwickeltes Wurzelsystem hohe Investition in Frucht- und Samenproduktion Vogel-Miere (Stellaria media)

4 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Therophytenreiche Pioniervegetation Eigenschaften von Therophyten: überdauern ungünstige Jahreszeit als Samen kurze Lebensdauer ( Annuelle = einjährige Arten) schwach entwickeltes Wurzelsystem hohe Investition in Frucht- und Samenproduktion Standorte, für die Therophyten besonders gut angepasst sind: stark wechselnde Standortverhältnisse, die ausdauernde Arten nicht tolerieren (zb Wasserüberstauung und Austrocknung) häufige Störungen (durch den Menschen oder von Natur aus) nur kurzzeitig günstige Bedingungen für Pflanzenwuchs (zb Wüsten mit episodischem Regen; im Frühjahr/Sommer austrocknende Böden wie in Winterregengebieten)

5 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Stellarietea mediae - Ackerunkrautgesellschaften Ackerflächen in Deutschland Centaurea cyanus

6 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Stellarietea mediae - Ackerunkrautgesellschaften Ackerunkrautgesellschaften kamen in der Naturlandschaft nicht vor! Entstanden vor ca Jahren mit dem Beginn des Kulturpflanzenanbaus (östl. Mittelmeerraum, Naher und Mittlerer Osten) Arten von Natur aus an gestörten Offenland-Standorten (bei uns meist Archaeophyten, aber auch Neophyten) Anoekophyten ( heimatlose Unkräuter), die erst auf Äckern in Mitteleuropa entstanden sind: Bromus secalinus, B. grossus, Camelina alyssum, aktuelle Evolutionsprodukte: Bromus commutatus subsp. decipiens, Panicum miliaceum subsp. agricolum

7 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Stellarietea mediae - Chenopodium Ackerunkrautgesellschaften album Gruppierungen bei Ackerunkräutern nach biologischen Eigenschaften: I. Samenunkräuter: hohe Samenproduktion Langlebigkeit der Samen (persistente Samenbank) 20-40(-200) Jahre flachwurzelnd, annuell oft mehrere Generationen im Jahr

8 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Stellarietea mediae - Ackerunkrautgesellschaften Gruppierungen bei Ackerunkräutern nach biologischen Eigenschaften: I. Samenunkräuter: hohe Samenproduktion Langlebigkeit der Samen (persistente Samenbank) 20-40(-200) Jahre flachwurzelnd, annuell oft mehrere Generationen im Jahr II. Dauerunkräuter: ausdauernd mit regenerationsfähigen unterirdischen Organen tiefwurzelnd

9 Cirsium arvense Acker-Kratzdistel (Wurzelsprosse) Elytrigia repens Quecke (Rhizom, unterird. Sprosse)

10 Stellarietea mediae - Ackerunkrautgesellschaften Elytrigia repens Quecke (Rhizom, unterird. Sprosse) Rhizomgeflecht der Quecke,

11 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Gruppierungen bei Ackerunkräutern nach biologischen Eigenschaften: I. Samenunkräuter: hohe Samenproduktion, persistente Samenbank Langlebigkeit der Samen, Kurzlebigkeit der Pflanze Therophyt, flachwurzelnd II. Dauerunkräuter: ausdauernd mit regenerationsfähigen unterirdischen Organen tiefwurzelnd III. Saatunkräuter (Crop mimetics): Haben Kulturpflanzeneigenschaften angenommen (Samen gleichen in Größe, Reifezeit und Keimungsbiologie den entsprechenden Kulturarten)

12 Saatunkräuter (Crop mimetics): kurzlebige Samen: keine Samenbank, Ausbreitung mit Getreidesaatgut bei uns fast ausgestorben: Agrostemma githago - Kornrade edia/commons/0/0e/agrostemma_ githago_seeds.jpg

13 Anthropogene Unkräuter mit Samen- Mimikry in Lein-(Flachs-) Kulturen entstanden, heute als Wildpflanze ausgestorben: Camelina alyssum Gezähnter Leindotter Flachsfeld (Linum usitatissimum) Jean-Pol GRANDMONT,

14 Anthropogene Unkräuter mit Samen- Mimikry im Roggen-Anbau entstanden: Bromus secalinus Roggen-Trespe

15 Temperaturabhängigkeit der Keimung Keimungsraten einiger in Sommerfrüchten und Gärten (oben) und im Wintergetreide (unten) wachsenden Ackerunkräutern bei konstant gehaltenen Temperaturstufen (aus Ellenberg 1996) Prozentuale Verteilung aller gekeimten Samen auf die Temperaturstufen; Wärmekeimer keimen zwischen 20 und >30 Kältekeimer keimen unter 20 (bis <7 )

16 Boden-pH-Amplitude einiger Ackerunkräuter Laufende Nr.: B ph- Mittelwerte des Jahres 1948 Einer Zehntel 4, , , , R Ausgeprägte Säurezeiger: Rumex acetosella Scleranthus annuus Spergula arvensis Säurezeiger im weit. Sinn: Aphanes arvensis Raphanus raphanistrum Apera spica-venti In der Mitte stehende: Matricaria chamomilla Poa annua Kalk bevorzugende: Sinapis arvensis Fumaria officinalis Papaver rhoeas Sonchus oleraceus Kalkzeiger: Consolida regalis Galium tricornutum Caucalis platycarpos Anagallis foemina

17 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Klasse: Stellarietea mediae - Ackerunkraut-Gesellschaften Ordnung 1: Aperetalia spicae-venti Windhalm-Gesellschaften Anthemis arvensis, Raphanus raphanistrum, Scleranthus annuus, Spergula arvensis u.a. Ordnung 2: Papaveretalia rhoeadis Klatschmohn-Gesellschaften Papaver rhoeas, Sinapis arvensis, Thlaspi arvense, Veronica persica u.a. auf stark bis schwach sauren Böden 3 Verbände auf basenreichen Böden 2 Verbände Ackerunkraut-Gesellschaften sind sehr gute Indikatoren des Basenund Nährstoffgehalts der Böden

18 Klasse: Stellarietea mediae - Ackerunkraut-Gesellschaften Ordnung 1: Aperetalia spicae-venti - Windhalm-Gesellschaften (+/- saure Äcker) Verband 1: Scleranthion annui Knäuel-Spergel- Gesellschaften Ackerunkraut- Gesellschaften stark bis mäßig saurer Böden Verband 2: Aphanion arvensis Kamillen-Acker- frauenmantel- Gesellschaften Wintergetreide- Gesellschaften schwach saurer Böden Verband 3: Oxalidion europaeae Sauerklee- Gesellschaften Hackfrucht- und Sommergetreide- Gesellschaften basenhaltiger, aber kalkfreier Böden Ackerunkraut-Gesellschaften sind sehr gute Indikatoren des Basen- und Nährstoffgehalts der Böden und spiegeln die Ackernutzung wider

19 Scleranthus annuus Aphanes arvensis Oxalis stricta (O. europaea) Apera spica-venti Windhalm

20 Klasse: Stellarietea mediae - Ackerunkraut-Gesellschaften Ordnung 2: Papaveretalia rhoeadis - Klatschmohn-Gesellschaften (auf basenreichen Äckern) Verband 1: Caucalidion Haftdolden-Gesellschaften Wintergetreide- Gesellschaften kalkreicher Lehmböden Verband 2: Veronico-Euphorbion Erdrauch-Gesellschaften Papaver rhoeas - Klatschmohn Sommergetreide-, Garten- und Hackfrucht-Gesellschaften basen- und nährstoffreicher Böden

21 Adonis aestivalis Sommer-Adonisröschen Caucalis platycarpos Acker-Haftdolde

22 Euphorbia helioscopia- Sonnwend-Wolfsmilch Fumaria officinalis Echter Erdrauch

23 R N Starke Abnahme Aphanes microcarpa 4 4 Anthoxanthum puelii 2 3 Arnoseris minima 3 4 Teesdalea nudicaulis 1 1 u.a. Abnahme Centaurea cyanus x x Rumex acetosella 2 2 Scleranthus annuus 2 4 u.a. Zunahme Cirsium arvense x 7 Galeopsis tetrahit x 7 Galium aparine 6 8 Myosotis arvensis x 6 Poa annua x 8 Polygonum aviculare 4 8 Persicaria hydropiper 4 8 Stellaria media 7 8 u.a. Starke Zunahme Persicaria maculosa x 7 Tripleurospermum inodorum 6 6 Vicia hirsuta x x Änderungen in der Häufigkeit (Stetigkeit) von Wintergetreide- Unkräutern von 1937 bis 1975 auf Sandböden des nordwestdeutschen Flachlandes (nach Meisel und Hübschmann 1976, aus Ellenberg 1996) R Reaktionszahl (Säuregrad Boden) N Nährstoffzahl

24 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Veränderungen der Ackerunkraut-Gesellschaften durch industrialisierte Landwirtschaft vorindustriell bewirtschaftete Äcker

25 Veränderungen der Ackerunkraut- Gesellschaften durch industrialisierte Landwirtschaft Neuankömmlinge in Maisfeldern: Cannabis sativa (Hanf) Panicum miliaceum (Echte Hirse) Ambrosia artemisiifolia (Ambrosie)

26 Allg. & Pflanzensoz. Vegetationsökologie WS 16/ Stellarietea mediae - Ackerunkrautgesellschaften Veränderungen der Ackerunkraut-Gesellschaften durch industrialisierte Landwirtschaft Rückgang der absoluten Artenzahlen Rückgang standörtlich spezialisierter Arten, besonders von Hungerkünstlern unter den Samen- und Saatunkräutern Zunahme herbizidresistenter, wenig spezialisierter Arten nährstoffreicher Standorte und besonders von Dauerunkräutern van Gogh: Mohnfeld, 1889 Kunsthalle Bremen Erhaltung durch herbizidfreie Bewirtschaftung Finanzielle Kompensationszahlungen für Landwirte (Ackerrandstreifen-Programme u.a.)

27 Floristische Geobotanik (Arealkunde, Chorologie, Pflanzengeographie) Verbreitung von Pflanzentaxa, Ausdehnung und Wandel von Arealen Fragestellungen: 1. Wo (ist ein Taxon verbreitet)? Ansatz: beschreibend, vergleichend-korrelativ 2. Warum (ist das Areal so wie nach [1] beschrieben)? Ansatz: vergleichend-korrelativ, seltener experimentell Taxon, plur. Taxa = Pflanzensippe (zb Unterart, Art, Gattung) Areal = Verbreitungsgebiet eines Taxons

28 aus: Schroeder 1998

29 Rasterkarte basiert auf nachgewiesenen Vorkommen in Rasterfeldern aus: Schroeder 1998

30 Fagus sylvatica - Umrisskarte basiert auf Nachweisen in regionalen Floren- und Kartenwerken, abstrahiert aus: Dahlgren 1991

31 Punktkarte basiert auf den Koordinaten von Herbarbelegen und Beobachtungen aus: Strid & Tan 1997, Flora Hellenica, vol. 1

32 Areal-Informationen in Florenwerken das Beispiel Epipactis palustris

33 Areal-Informationen in Florenwerken das Beispiel Epipactis palustris

34 nach 1950 nachgewiesen nach 1950 nicht nachgewiesen Areal-Informationen in Florenwerken das Beispiel Epipactis palustris 4225 Northeim West aus Garve, E. 2007: Verbreitungsatlas der Farn- und Blütenpflanzen in Niedersachsen und Bremen. Natursch. Landschaftspfl. Nieders. 43. Hannover Nörten- Hardenberg 4424 Dransfeld TK25: 4425 Göttingen Datenquelle: Datenbank Gefäßpflanzen, NetPhyD, Bundesamt für Naturschutz;

35 aus: Peter 1901 Areal-Informationen in Florenwerken das Beispiel Spiranthes spiralis

36 Nationale Florenatlaswerke: Datengrundlage: Die Floristische Kartierung Deutschlands ist ein fortlaufendes Projekt auf ehrenamtlicher Beteiligungsbasis, an dem sich seit 1970 bundesweit weit über Personen beteiligt haben. Datenstand 2012: > 15 Mio. Einzeldaten Datenquelle: Zentralstelle für Phytodiversität (NetPhyD); Datenbank Gefäßpflanzen am Bundesamt für Naturschutz, oben 1988, unten 1996

37 Areal-Informationen in Kartenwerken (Floren-Atlanten) Internationale Florenatlaswerke: Meusel, H., Jäger, E.J., Weinert, E. (1965): Vergleichende Chorologie der zentraleuropäischen Flora. Text u. Karten. Bd VEB Fischer Jena. Meusel, H., Jäger, E.J., Rauschert, S.W., Weinert, E. (1978): Vergleichende Chorologie der zentraleuropäischen Flora. Text u. Karten. Bd VEB Fischer Jena. Meusel, H., Jäger, E.J. (1992): Vergleichende Chorologie der zentraleuropäischen Flora. Text u. Karten. Bd Gustav Fischer Verlag Stuttgart New York. Atlas Florae Europaeae: Distribution of vascular plants in Europe. Volumes (wird fortgesetzt) 4878 maps, ca. 25 % der europäischen Flora

38 Wie entstehen Verbreitungskarten? Taxonomische Bearbeitungen (Durchsicht öffentlicher und privater Herbarien, kritische Auswertung früher publizierter Arbeiten, Geländearbeiten) Floristische Kartierungen (zur systematischen Ermittlung von Gebietsfloren) Einführung in die Vegetationsökologie I - Grundlagen

39 2008 Regionale Florenatlaswerke Bd.,

40 Der Kartierungsaufwand: Kartierer Zeitraum (Jahre) Zeitraum (von-bis) Rasternetz (TK 25) Rasterfelder Druckjahr Westdeutschland 748(+ 480) / Ostdeutschland 340(+ 720) / Sachsen > / Nordrhein- Westfalen 184(+ 500) / Regnitzgebiet 75(+ 235) / Thüringen / Niedersachsen 475(+880) /4, 1/

41 Daten und Informationen zu Wildpflanzen und zur Vegetation Deutschlands BfN, NetPhyD Gesellschaft zur Erforschung der Flora Deutschlands (GEFD) Floristisch-soziologische Arbeitsgemeinschaft Botanischer Informationsknoten Bayern (BIB) Atlas Florae Europaeae