Abstract:
Tropische Bergwälder zeichnen sich durch steile Hanglagen sowie sich verschlechternde Wachstumsbedingungen mit zunehmender Meereshöhe aus. Letzteres ist auf einen verringerten Nährstoffzyklus bzw. eine geringere Nährstoffverfügbarkeit aufgrund niedriger Temperaturen und vernässter, sauerstoffarmer, saurer Böden in höheren Lagen zurückzuführen (TANNER et al., 1998; SCHRUMPF et al., 2001; SCHUUR, 2001; BENNER et al., 2010; HERTEL & LEUSCHNER, 2010). Vor allem im oberen tropischen Bergwald wurde ein hohes C/N-Verhältnis in der organischen Auflage sowie eine reduzierte Abbau und Mineralisationsrate festgestellt (TANNER et al., 1998; BENNER et al., 2010). Zudem nimmt die oberirdische Biomasse mit steigender Höhe ab, was unter anderem mit einer Verschiebung der Kohlenstoffallokation von oberirdischen zu unterirdischen Pflanzenstrukturen erklärt wird (LEUSCHNER et al., 2007; MOSER et al., 2008). Eine geringe Nährstoffverfügbarkeit aber auch eine ungünstige Luftversorgung im Boden führen dazu, dass die Pflanzen mehr Kohlenstoff in das (Fein-) Wurzelsystem investieren (BROUWER, 1983; LÕHMUS et al., 1989; OSTONEN et al., 2005), um eine ausreichende Nährstoffversorgung zu gewährleisten (LEUSCHNER et al., 2007; GRAEFE et al., 2010; HERTEL & LEUSCHNER, 2010). Nicht nur die Meereshöhe, sondern auch die Hanglage, also die Topographie, spielt in tropischen Bergwäldern eine große Rolle. So hat die topographische Hanglage nicht nur Einfluss auf die Habitatdiversität (HOMEIER et al., 2010) sondern auch auf die Wasser und Nährstoffverfügbarkeit im Boden (KUBOTA et al., 1998; DAWS et al., 2002; TSUI et al., 2004). Feinwurzeln – im Allgemeinen definiert als Wurzeln mit einem Durchmesser < 2 mm – sind hochdynamische und wichtige Pflanzenorgane, die für die Wasser und Nährstoffaufnahme zuständig sind. Trotz ihres geringen Anteils an der Gesamtbiomasse eines Baumes verbrauchen unter anderem die Produktion, der Umsatz und das Wachstum der Feinwurzeln große Mengen Kohlenhydrate (VOGT et al., 1996). Nach LEUSCHNER et al. (2004) werden die Kosten der Pflanze für die Bildung und Erhaltung von (Fein-) Wurzeln durch das Ausmaß der Kohlenstoff und Nährstoffsenke bestimmt. Die Höhe der Nährstoff und Wasseraufnahme stellt hingegen den Nutzen dar, welchen die Pflanzen aus den (Fein-) Wurzeln ziehen (LEUSCHNER et al., 2004). Neben der Lebensdauer der (Fein-) Wurzeln (EISSENSTAT & YANAI, 1997) ist die (Fein-) Wurzelmorphologie ein entscheidender Faktor hinsichtlich des Kosten/Nutzen-Verhältnisses (LEUSCHNER et al., 2004). Das Feinwurzelsystem und dessen Dynamik wurden vor allem in temperaten und borealen Wäldern untersucht (VOGT et al., 1996; CAIRNS et al., 1997; GILL & JACKSON, 2000). Im Vergleich dazu wurden trotz der Bedeutung tropischer Wälder im Hinblick auf den globalen Kohlenstoffhaushalt (MALHI et al., 1999; POST & KWON, 2000) bislang nur wenige Studien über die Struktur und Funktion des Feinwurzelsystems in diesen Ökosystemen durchgeführt. Vorliegende wurzelökologische Studien wurden außerdem vorwiegend in tropischen Tieflandwäldern durchgeführt (u.a. CUEVAS & MEDINA, 1988; GREEN et al., 2005; SILVER et al., 2005; TRUMBORE et al., 2006), während es zum Feinwurzelsystem in tropischen Bergwäldern nur vereinzelte Studien gibt (CAVELIER, 1996; KITAYAMA & AIBA, 2002; HERTEL et al., 2003; HERTEL & WESCHE, 2008; Girardin et al., 2010). Vor allem zum Einfluss der topographischen Hanglage auf das Feinwurzelsystem wurden bislang noch keine Studien durchgeführt. Deshalb ist bisher nur wenig über die Anpassungsmechanismen des Feinwurzelsystems an die Bedingungen tropisch montaner Wälder bekannt (HERTEL & LEUSCHNER, 2010). Die vorliegende Studie über den Einfluss von Meereshöhe und Topographie auf Biomasse und Morphologie von Feinwurzeln in Bergwäldern wurde im Zuge des DFGForschergruppenprojekts 816 („Biodiversität und nachhaltiges Management eines megadiversen Bergwald-Ökosystems in Südecuador“; http://www.tropicalmountainforest.org) in Südecuador durchgeführt. Auf insgesamt 54 Flächen in 1000, 2000 und 3000 m Meereshöhe und in unterschiedlichen topographischen Hanglagen wurde die Feinwurzelmasse, -dichte und -morphologie untersucht. Dabei sollten die folgenden Fragestellungen analysiert werden: 1) Welchen Einfluss hat die Meereshöhe auf die Masse, Dichte und Morphologie der Feinwurzeln? 2) Welchen Effekt hat die topographische Hanglage auf die Masse, Dichte und Morphologie der Feinwurzeln? 3) Welche Unterschiede bzw. Gemeinsamkeiten haben Meereshöhenund Topographieeffekt auf die oben genannten Parameter des Feinwurzelsystems?
