Weniger Zeit fürs Wachstum

Die Länge der Vegetationsperiode – also der Zeitraum zwischen Blattaustrieb im Frühling und Laubfall im Herbst – ist für Ökosysteme ein wichtiger Faktor, da sie sich unter anderem auf die Produktivität der Pflanzen und die biogeochemischen Stoffkreisläufe im Ökosystem auswirkt. Welche Mechanismen die Dauer der Vegetationsperiode allerdings beeinflussen, ist bisher nur schlecht verstanden. Um beispielsweise abzuschätzen, inwieweit der globale Klimawandel einen Einfluss darauf hat, sind insbesondere mehr Informationen über Beginn und Ende der Wachstumsperiode bei verschiedenen Arten notwendig. In einer groß angelegten Studie haben die LMU-Botaniker Professor Susanne Renner und Constantin Zohner nun untersucht, wann Gehölze der nördlichen Hemisphäre ihre Blätter abwerfen, und dabei signifikante Unterschiede zwischen nordamerikanischen Arten einerseits sowie europäischen und ostasiatischen Arten andererseits gefunden. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Nature Ecology and Evolution.

Im Botanischen Garten München, dessen Direktorin Susanne Renner ist, werden rund 19 000 Pflanzenarten und Unterarten aus aller Welt kultiviert. Diesen Fundus nutzten die Wissenschaftler, um den Zeitpunkt des Laubwurfs von 396 Gehölzarten zu untersuchen, die dort ohne Kälteschutz im Freien wachsen. „Dazu haben wir nicht nur ein phänologisches Monitoring durchgeführt, sondern auch den Chlorophyll-Abbau in den Blättern, mit dem der Alterungsprozess beginnt, experimentell bestimmt“, sagt Zohner.

Zur Überraschung der Wissenschaftler setzte der Chlorophyll-Abbau bei den nordamerikanischen Arten rund neun Tage früher als bei den europäischen und sogar rund elf Tage früher als bei den asiatischen Arten ein. Parallele Untersuchungen zum Blattaustrieb zeigten, dass die nordamerikanischen Arten auch deutlich später in den Frühling starteten. Zusammengenommen führen diese Effekte zu einer um rund drei Wochen kürzeren Vegetationsperiode für diese Arten. Die Wissenschaftler vermuten, dass die kurze Vegetationsperiode damit zusammenhängt, dass die Temperaturschwankungen zwischen einzelnen Jahren in Nordamerika größer sind als in Europa oder in Asien. Solche vergleichsweise instabilen Temperaturbedingungen könnten eine eher konservative Wachstumsstrategie fördern.

Zusätzlich gingen die Wissenschaftler der Frage nach, ob eine längere Vegetationsperiode die Ausbreitung neuer Arten fördert: Von den 396 untersuchten Arten haben sich 110 in Nordamerika eingebürgert, sind aber keine einheimischen Arten. Davon ist etwa die Hälfte invasiv, breitet sich also von selbst weiter aus. Eine längere Vegetationsperiode etwa aufgrund des Klimawandels könnte solchen Arten einen Vorteil verschaffen.

„Wir haben untersucht, ob sich invasive und nicht-invasive eingeführte Arten bezüglich ihrer Vegetationsperiode unterscheiden“, sagt Renner. „Das ist allerdings nicht der Fall. Die Vegetationsperiode alleine ist also ein schlechter Indikator dafür, ob sich eine Art erfolgreich ausbreiten kann. Auf jeden Fall aber werden die eingeführten Arten aufgrund ihrer längeren Vegetationsperiode die Produktivität und Kohlendioxid-Bilanz der Wälder beeinflussen.“Nature Ecology and Evolution 2017