Geobotanik als Beispiel für Biodiversitätsforschung Dietmar Brandes Institut für Pflanzenbiologie & Universitätsbibliothek Technische Universität Braunschweig

Was ist eigentlich Biodiversität? Unter „Biodiversität“ wird die Vielfalt biologischer Einheiten wie Gene, Zellen, Arten, Populationen, Lebensgemeinschaften und Ökosysteme bis hin zur gesamten Biosphäre (= Gesamtheit der biotischen Vielfalt) verstanden. Der Begriff Biodiversität wurde erst 1985 auf einem Kongress geprägt und trat rasch seinen Siegeszug in Wissenschaft, Medien und Politik an. Übereinkommen über die Biologische Vielfalt 1992 (= Biodiversitätskonvention, CBD). In der CBD hat sich auch Deutschland zu umfangreichen Aufgaben bei Erhaltung und Erforschung der Biodiversität verpflichtet! Technische Universität Braunschweig

Kormophytendiversität als „Maßeinheit“ für Biodiversität Technische Universität Braunschweig

Alles abgearbeitet? Natürlich nicht! Allein der Erkenntniszuwachs zur Gefässpflanzenflora von Deutschland ist beachtlich: Moore (1991): 2.600 Korneck et al. (1996): 3319 Haeupler & Muer (2007): ca. 4.200 Technische Universität Braunschweig

Teilgebiete der Geobotanik Die Geobotanik ist die Grundlagenwissenschaft von der Pflanzendecke der Erde, die große Bedeutung insbesondere für Geoökologie, Umweltschutz und Klimafolgenforschung besitzt. 4 Teilgebiete: Floristik und Arealkunde Zönologische Geobotanik (Phytozönologie; Pflanzensoziologie) Historisch-genetische Geobotanik (Floren- und Vegetationsgeschichte) Ökologie der Pflanzen (Autökologie, Vegetationsökologie) Technische Universität Braunschweig

Ökologie der Pflanzen Beobachtende Pflanzenökologie Experimentelle Pflanzenökologie: Keimungsversuche, Konkurrenzversuche, Vegetationsversuche, Sukzessionsversuche Wissenschaftlich geplante experimentelle Eingriffe in Ökosysteme werden gesellschaftlich nicht toleriert, es müssen daher „fremdbestimmte“ Experimente ausgewertet werden, z. B. Auswirkung von Rodungen, Verstädterungen, Biologische Invasionen, Besiedlung anthropgener Substrate, Klimafolgen… Theoretische Pflanzenökologie (Modellbildung) Technische Universität Braunschweig

Zeit als wesentlicher Faktor Die heutige Flora ist ebenso wie die heutige Vegetation historisch bedingt; insofern hat die Geobotanik eine starke historische Komponente. Ist die Entwicklung unserer Ökosysteme eigentlich reversibel? Wie groß ist der anthropogene Einfluss? Wie schnell erfolgt die Bildung einer neuen Art? [Was ist überhaupt eine Art?: Schwierigkeiten mit der Definition der Biologischen Art]. Verändern sich möglicherweise die Arten während unserer Kartierungen? Technische Universität Braunschweig

Einwanderung der Buche Technische Universität Braunschweig Quelle: G. Lang (1994):Quartäre Vegetationsgeschichte Europas. Stuttgart: Fischer

Nacheiszeitliche Einwanderung von Eryngium campestre Technische Universität Braunschweig

Lebus Ikaria Limni Amvrakia Coimbra Mallorca Marsanay Gatteville Orret Agon - Countainville Reinacher Heide Schreckhof Worms Kaiserstuhl Wetterau Erlangen Hegysed Czerszektomaj Bad Deutsch Huy Heeseberg Bad Kösen Gr. Bartensleben Seega Dresden Konya Budapest Tangermünde Magdeburg Gartow Coswig Mühlberg Könnern 71 Artlenburg 86 60 80 54 78 58 50 52 70 Ergebnis der AFLP Mit dieser molekular-genetischen Fingerprint-Methode lassen sich die Teilpopulationen zu zwei Gruppen zusammenfassen, was auf zwei unterschiedliche nacheiszeitliche Einwanderungswege hindeutet.

Biologische Invasionen Neophyten Rasche Anpassung oder Präadaption? Klassisch: Einschleppung in Häfen und Ausbreitung mit der Eisenbahn Längst spielen Straßen und Autobahnen eine wichtigere Rolle Inzwischen ist die Gartenkultur Hauptquelle: Wir kaufen heute in den Gartenmärkten die Neophyten von morgen (Brandes/Weiss/Lenin) Welche Rolle werden Kulturpflanzen spielen? Technische Universität Braunschweig

Biologische Invasionen: Viatische Migration an der A 2 Atriplex sagittata (Westasien) Senecio inaequidens (Südafrika) Dittrichia graveolens (Mittelmeergebiet) Technische Universität Braunschweig

Xanthium albinum im stationären Zustand Fließdiagramm des Lebenszyklus von Xanthium albinum im stationären Zustand „Adulte Pflanzen“ (Pf) sind die Individuen, die bis zur Fruchtreife überdauern, auch wenn sie u. U. keine Fruchtstände aus-bilden. Die Zahlen geben Individuen pro Quadratmeter an, die bei unseren Geländearbeiten ermittelt wurden. Technische Universität Braunschweig

Auswirkungen von Klimaänderungen Konkurrierende Ansätze: Begasungsversuche mit höherem CO2-Gehalt (Open-top-Kammern): kurzfristig Expertenwissen über das Verhalten unserer Bäume bei veränderten Klimabedingungen Slowenien als Modell für wärmere und feuchtere Sommer? Hier ist die Buche bereits seit ca. 9.000 Jahren vertreten. Technische Universität Braunschweig http://www.klimadiagramme.de/Europa/ljubljana.html

Slowenische Buchenwälder als Modell? Technische Universität Braunschweig

Fazit Die Geobotanik ist eine eigenständige Disziplin der Biologie mit eigenem Aufgabenspektrum und eigenen Methoden. Der Einfluß der Zeit auf Vegetationssysteme ist kaum zu überschätzen: Seit einigen Jahrtausenden spielt der Mensch eine zunehmend Rolle als lenkender und selektierender Faktor. Ausbreitungsbiologie, Konkurrenz und Sukzession lassen sich mit den Instrumentarien von Zellbiologie und Molekulargenetik ebenso wenig erfassen wie vorhersagen. Molekulargenetische Methoden ermöglichen jedoch die Beantwortung vieler anderer Fragestellungen. Technische Universität Braunschweig

Exkursionen Exkursionen als Lehrveranstaltung sowie als Attraktion für interessierte Laien: viele Institute nehmen inzwischen interessierte Nichtstudenten gegen Aufpreis mit. Exkursionsberichte als hochschul-typische Literaturgattung (Ausstellung UB Braunschweig 2001). Virtuelle Exkursionen. Technische Universität Braunschweig

Die Geobotanik benötigt Experimentier-flächen und botanische Sammlungen Botanische Gärten als wichtige Lebend-sammlungen (in D ca. 100, weltweit > 1.000) und [kontrollierte] Versuchsflächen. Genbanken (Diasporenbanken). Herbare („hortus hyemalis“): Umfrage nach Herbarien in UBs vor ca. 20 Jahren. Große Herbare in eigenen Kompaktanlagen. Sicherung der Rohdaten (DFG). Vegetationstabellen: VegetWeb (http: www.floraweb.de/vegetation/vegetweb) „Vegetationsbilder“ (Dokumentation), virtuelle Forschungsumgebungen Technische Universität Braunschweig

Besonderheiten der Literatur Große Datensätze (Vegetationstabellen etc.) Hoher Streuungsgrad der Zeitschriftenartikel über zahlreiche Zeitschriftentitel Hoher Monographienanteil Relativ hoher Anteil grauer Literatur Viele Publikationen werden (immer noch) in den Nationalsprachen abgefasst Halbwertszeit > 10 Jahre (Brandes 2000) Langzeit-Gültigkeit Technische Universität Braunschweig

Erschließung der Literatur (Literaturinformation) BIOSIS Scopus, Web of Science Excerpta Botanica B (1959-1998): verzeichnete mehr als 90.000 Publikationen Zahlreiche spezifische Bibliographien: z.B. Bibliographia Phytosociologica Syntaxonomica Google Scholar Literaturdatenbank Vegetationsökologie Mitteleuropas (> 12.000 Veröffentlichungen und Links auf Volltexte) Technische Universität Braunschweig