Doktorarbeit

Exotic Species Invasion and Biodiversity in Bangladesh Forest Ecosystems

Mohammad Belal Uddin (10/2007-05/2011)

Betreuer: Carl Beierkuhnlein

Zwei der bedeutendsten Aspekte der Erforschung tropischer Wälder sind zum einen die biologischen Invasionen durch exotische Pflanzenarten und zum anderen die Biodiversität mit ihren räumlichen Ursachen und Mustern. Diese Dissertation behandelt beide Themen am Beispiel eines tropischen Waldökosystems in Bangladesch. Der erste Aspekt wird in zwei Manuskripten untersucht: Einer systematischen Literaturstudie sowie einem Fallbeispiel in einem Waldökosystem in Bangladesch. Die formalisierte Literaturstudie fasst die bisher angewandten Forschungsansätze zusammen und zeigt bestehende Lücken der Invasionsforschung in den Tropen auf. Eine nennenswerte Anzahl an Forschungsarbeiten zur Invasion von Pflanzen in tropischen Wäldern wurde begutachtet. Die Ergebnisse weisen auf große Forschungsdefizite hin. Eine Bearbeitung dieser Lücken kann vielversprechende Forschungsarbeiten hervorbringen, welche zum Verständnis und zur Lösung der großen Herausforderungen in verschiedenen tropischen Waldsystemen beitragen können. In der Fallstudie wurde anschließend untersucht, welche Eigenschaften in einem Waldökosystem in Bangladesch zu einer erhöhten Invasibilität beitragen. Diese Studie erarbeitet verschiedene Charakteristika exotischer Arten und untersucht deren Zusammenhang mit Artenreichtum, Umweltvariablen und Störungen. Die Analyse wurden mittels „Boosted Regression Trees“ und Korrespondezanalysen (Detrended Correspondence Analysis) durchgeführt. Bei den meisten nicht heimischen Arten handelt es sich um Bäume, gefolgt von Sträuchern und krautigen Pflanzen. Die Neophyten gehören zu einem großen Teil zu den Fabaceae und Asteraceae und stammen meist aus anderen tropischen Gebieten. Im Untersuchungsgebiet stellt die Anzahl heimischer Arten den besten Prädiktor für Anzahl und prozentualen Anteil exotischer Arten dar. Der Zusammenhang kann durch eine parabelförmige Kurve charakterisiert werden, jedoch beeinflusst eine Vielzahl anderer Faktoren den Erfolg nicht heimischer Arten. Anzahl und Anteil exotischer Arten korrelieren positiv mit der Frequenz der Störungen und Bodeneigenschaften (Phosphor und Schüttdichte), jedoch negativ mit der Topographie (Höhe ü. NN.) und dem Naturschutzstatus. In Hinblick auf Fragestellungen zur Biodiversität umfasst diese Dissertation zwei weitere Manuskripte, die auf Feldstudien im selben Waldökosystem in Bangladesch basieren. Es handelt sich dabei um die erste räumlich explizite Analyse der Ursachen und Muster der Biodiversität in diesem terrestrischen Ökosystem. Sie verwendet multivariate Statistik, Ähnlichkeitsanalysen und Varianzpartitionierung. Eines der Manuskripte untersucht den Zusammenhang zwischen Landschafts- und Habitat- Charakteristika, sowie dem Naturschutz und der Pflanzenvielfalt in diesem Ökosystem. Sie analysiert den Einfluss von Boden, topographischen Bedingungen, Störungen und Naturschutz auf Pflanzenvielfalt und die Vergesellschaftung von Pflanzenarten. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Biodiversitätsmuster im Untersuchungsgebiet stark positiv mit dem Naturschutzstatus und der topographischen Höhe korrelieren, aber einen negativen Zusammenhang mit Störungen zeigen. Das zweite Manuskript richtet seinen Fokus auf Bestandeseigenschaften und räumliche Muster der Biodiversität, da diese sowohl in den Tropen als auch in Waldökosystemen Bangladeschs selten untersucht werden. Verwendung finden Daten zu Bäumen, da dies die bedeutendsten Elemente dieser Ökosysteme darstellen. In einem systematischen Aufnahmedesign wurden Baumartenzusammensetzung und Brusthöhendurchmesser jedes Individuums gemessen. „Distance-decay“ Analysen wurden auf das gesamte Untersuchungsgebiet sowie auf zwei verschieden stark geschützte Teilbereiche angewandt. Dabei wurde eine signifikante Zunahme der Biomasse mit dem Naturschutzstatus beobachtet. Der räumliche Artenumsatz ist in den weniger geschützten Bereichen des Schutzgebietes größer als in der Kernzone. Diese Dissertation erarbeitet erstmalig systematisch die bedeutendsten Ursachen für Invasions- und Biodiversitätsmuster in Wäldern Bangladeschs. Schlussfolgernd kann gezeigt werden, dass sowohl biologische Invasionen durch exotische Pflanzenarten, als auch die Biodiversität stark mit Störungsregimen und dem Naturschutz zusammen hängen.