Tropische Wälder Typen tropischer Wälder

Typen tropischer Wälder
Tropische Wälder
Warum sind sie so besonders?
•
•
•
•
Immergrüne (Tiefland) Regenwälder
Halbimmergrüne Feuchtwälder
Laubabwerfende Wälder
Andere Waldformationen (z. B. Mangroven)
Subtropischer Regenwald
Tropischer Regenwald
Charakteristische Kennzeichen eines
Tropischen Regenwalds:
•
Vielschichtiger, ungleichmäßiger Kronenraum
•
Kronenraum besteht aus vielen verschieden Arten
•
Meist große, zusammengesetzte Blätter mit „drip
Charakteristika eines Subtropischen
Regenwalds:
•
vieler Baumarten, ohne erkennbarer
Dominanz einer einzigen Art
tips“
•
Dicke, hölzerne Schlingpflanzen, welche die
•
Brettwurzeln als Stütze in flachen Böden
•
Große Anzahl an vasculären Epiphyten, Farnen und
•
Kronen der Bäume miteinander verflechten
Orchideen
Gemischtes, gemeinsames Auftreten
Mittelgroße bis große Bäume mit
verschiedensten Blattformen
•
Palmen, Würgefeigen, Lianen,
Bäume mit Brettwurzeln und
•
Kauliflorie
epiphytische Kletterpflanzen sind
•
Palmen, Würgefeigen, Lianen, großblättrige
häufig und vielfältig vorhanden
Bodenpflanzen und epiphytische Kletterpflanzen
Moist deciduous forests
Regengrüne Feuchtwälder
• Regen- und ausgeprägte Trockenzeiten
• Großflächig in landwirtschaftliche
Nutzflächen umgewandelt
• Shifting-cultivation und Überweidung
• Plantagen Tectona grandis (Teak),
Pinus o. Eucalyptus.
• Arten: Latifolias: Tectona grandis,
Shorea robusta (Sal), Chlorophora spp.
Foto: L. Webb
Deciduous dry forests
Fotos: L. Webb
Foto: Aracruz
Foto: L. Webb
Regengrüne Trockenwälder
Foto: L. Webb
Trockenzeiten dominieren / offene Vegetationsform mit niedrigen, schlechtgeformten Bäumen
Flächen weiten sich ständig aus durch Feuer, Weide, Brennholznutzung.
Arten: Koniferen: Pinus, Cupressus - Laubbäume: Quercus, Schinopsis, Eucalyptus,
Quebracho
Sind tropische Regenwälder so verschieden von
anderen Wäldern, dass sie grundsätzlich andere
Bewirtschaftungskonzepte erfordern?
Warum sind die Tropen so artenreich?
• Beherbergen sie mehr biologische Diversität?
• Sind ihre biologischen Ressourcen wertvoller oder
bedrohter?
• Sind sie ähnlich produktiv oder produktiver als
andere Wälder?
• Sind sie weniger resistent gegenüber Störungen und
erholen sich davon schlechter/langsamer?
• Ist es grundsätzlich schwieriger angespasste
waldbauliche Systeme zu entwicklen?
• Sind sie wichtiger als andere Wälder für den
globalen Kohlenstoff- und Wasserhaushalt?
Tree species diversity in relation to
distance form the equator
350
300
250
200
150
100
50
0
Temperate
Mexico
Costa Rica
Ecuador
Currie 1991
Hypothesen
Wie lässt sich die Erhaltung vieler Arten
auf kleinem Raum erklären?
Hypothetische Beziehungen
Verfügbare Energie
1. Handelt es sich um stabile Artenmischungen, die
sich aus Arten zusammensetzen, welche die
Umwelt ausreichend anders ausnutzen als die
anderen Arten, um ihre kontinuierliche Existenz in
der Lebensgemeinschaft zu sichern?
Habitatsvielfalt
Störung
Umweltstress
Stabilität der Umwelt
Fläche
Biotische Interaktionen
Verschiedene
Hansen & Rotella 1999
Abiotische
Faktoren,
die den
Artenreichtum
beeinflussen
2. Oder wird der Artenreichtum mehr durch
Zufallsergebnisse erhalten? Ist es wichtiger, zur
richtigen Zeit am richtigen Platz zu sein als einer
bestimmten Art anzugehören?
Wie klein kann eine Nische sein?
Die Konkurrenzsituation in der
direkten Nachbarschaft
Nährstoffgradient
•
•
•
Im tropischen Regenwald begegnen
sich 2 Arten nicht ausreichend
häufig oder konsistent, um über
evolutionäre Zeiträume eine
paarweise Differenzierung der
Arteigenschaften zu erlauben.
Selektion sollte daher zu einer
Konvergenz zu ähnlichen
Umwelttoleranzen der Arten führen.
Auf Barro Colorado Island, Panama,
zeigten 70% der Sämlinge von
Baumarten die am Kronendach
teilhaben, keine Affinität zu den
Lichtverhältnissen am
Boden.
Bodenfeuchtegradient
Hatten tropische Wälder eine
„ungestörte“ Entwicklung?
Evolutionäre Entwicklung des
Artenreichtums
Ausgestorben
Neue Arten
30
Veränderungen in der
Ausbreitung immergrünen
Regenwaldes in Afrika
Unveraenderte Arten
Immigration
25
20
15
10
5
0
t0
t1
Pollen Profil eines Sees im
tropischen Norden Australiens
Tropische
Wälder haben
sich mit
Ökosystemstörungen
entwickelt
Ist die Biodiversität in den
Tropen stärker gefährdet?
Acacia aulacocarpa as disturbance indicaotr in the wet
tropics of north Queensland , L. Webb
Grad des Endemismus:
Artenzahl Pflanzen
• Brasilien: 56 000
• Equador 15 700
• Indonesia 29 400
• PNG
17 500
• BRD
2 700
Haben Waldverlust und Fragmentierung
einen größeren Einfluss in den Tropen?
Fragmentierung: Reduktion und Unterbrechungen
des Habitats, schafft Randbereiche zwischen
natürlichem und von Menschen gestalteten
Ökosystemen
In den Tropen:
• Populationen haben geringe Dichten
• Einige Arten haben schwache und anfällige
Verbreitungsmechanismen
• Arten haben nur eine geringe Verbreitung
(Endemismus)
• Arten haben im Laufe der Zeit sehr komplexe
Beziehungsgefüge entwickelt
• Randbereiche von Wald bieten sehr starke
Kontraste
davon endemisch
12 400
4 400
10 000
13300
6
%
22
28
34
75
0,2
Siedlungsprojekte
1999
1991
SLOSS – BDFFP Projekt
Reaktion verschiedener taxonomischer
Gruppen auf die Fragmentierung im BDFFP
Gruppe
Artenreichtum
vorher u. nachher
Vögel
Frösche
Kleinsäuger
Ameisen
Schmetterlinge
Produktivität
• Phytomasse = 99 % der Biomasse
• Potentielle Phytomasse der Festländer ~2400 Mrd. t
Trockengewicht; ½ davon humide Tropen (1/5 der
Landmasse)
Abnahme
Zunahme
Zunahme
Abnahme
Zunahme
Invasion von
Matrixarten
stark
gering
gering
stark
stark
gering
mittel
mittel
gering
hoch
Temperatur und Produktivität
Produktivität = Brutto- Photosynthese - Respiration
• Tropen: 30% der Landmasse, 60% der Phytomasse
der Erde (400 Mrd t C), jährlich 23 Mrd t C fixiert.
• Biomasse der immergrünen tropischen Regenwälder
(TRW) ~200-400 t/ha (Trockengewicht), auf sehr
nährstoffarmen Böden weniger
(VITOUSEK &
SANFORD 1986)
Veränderung
Artenzusamstzg.
Brutto Photosynthese
Temp. Optimum
Respiration
0°C
10°C
20°C
30°C
40°C
50°C
Produktivität tropischer
Regenwälder
Age-size relationship of deciduous trees
from south-eastern Cameroon
600
550
500
Age (yrs)
450
Produktivität tropischer Wälder
• Wachstumsraten von nutzbarem Holz zwischen 0.5 – 2
m3 ha -1 a-1
• Einschlagszyklen zwischen 25 – 60 Jahren
• Erntevolumen (10 – 60 m3)
• Relativ hohe Verluste durch Defekte
400
350
300
250
200
150
100
70
90
110
130
150
170
Diameter (cm)
Sind Böden anfälliger gegenüber
Nährstoffverlusten?
C Gehalt von Böden:
Amazonasbecken : durchschn. 73 t C ha-1, 6 – 416 t C ha-1
Deutsche Waldböden: 99 t C ha-1, 17 – 793 t C ha-1
Andere wichtige Parameter:
- Geringe Kationenaustauschkapzität
- Geringer P-Gehalt in ferralitischen Böden
bzw. in Sandböden
- Relativ hohe atmosphärische Deposition
von Nährstoffen
Variabilität der Böden in den Tropen
Variabilität von Waldböden
Sensitivität gegenüber Nährstoffverlusten
Khanna & Fölster 1999
•
Subtropischer Regenwald auf
Dünen – Fraser Island, QLD
Stoffkreislauf
Waldboden
Kultivierter
Boden
Dichter Wurzelfilz an
Boden- Boden C mit
Boden
Verlust
des
oberfläche,
oberfläche, EucalyptusEucalyptus
Kultivierung
von Waldboden,
Foto: Laclau
plantage,
plantage, Kongo. São Paulo, Brasilien
Nährstoffkreisläufe
Wie unterschiedlich sind Waldstrukturen?
Tieflandregen
-wald Borneo
P
Eintrag
K
1
10
164
3100
Kreislauf
12
197
Boden
2
353
Vegetation
Austrag
1
10
Eintrag-Austrag
Dynamik eines
tropischen Regenwaldes
in Panama (Golley et
al., 1975)
Small et al. 2004
Frühe Strukturuntersuchungen:
Aubreville (1938)
20
18
200
16
180
14
12
160
10
140
8
St/241 ha
Prozent Bäume (> 0.5 m)
6
4
2
0
120
100
80
60
% der Individuen
Stammzahl-Höhen Verteilung von Artengruppen
nach Schichtzugehörigkeit
Venezolanischer
Wolkenwald (Hoheisel 1976)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
5
10
15
20
Höhenklasse (m)
25
30
35
40
OS
MS
_US
OS
_M
S_U
S
260
Durchmesserklasse (cm)
220
180
140
100
60
40
20
0
20
• Zusammensetzung der
Oberschicht ist variable und an
keine festen Assoziationen
gebunden
• Wenige Arten sind relativ
häufig vertreten
• Arten, die in der Oberschicht
stark vertreten sind, fehlen in
der Verjüngung fast gänzlich
• Lichtliebende Arten finden
sich in „ungestörten
Urwäldern“
• Mosaikzyklus-Konzept der
Sukzession
Stammzahl-Durchmesser Verteilung von
Wirtschaftsbaumarten
Regengrüner Feuchtwald, El
Caimital (Lamprecht 1986)