Pflanzenarten und -populationen reagieren unterschiedlich auf Brände. Einige Arten können Brände überleben (Wiederaustrieb), andere verbreiten ihre Samen vor dem Brand im Boden (geospor), wieder andere sterben ab (Nicht-Wiederaustrieb) oder verbreiten ihre Samen nach dem Brand (serotin). Basierend auf diesen Strategien lassen sich vier Haupttypen von feuerbezogenen Pflanzen unterscheiden.

Drs Byron Lamont und Ed Witowski von der Curtin University (Australien) und der University of the Witwatersrand (Südafrika) untersuchten die mathematischen, biologischen (z. B. Ausbreitung) und umweltbedingten Treiber der Verteilung von Setzlingen und ausgewachsenen Pflanzen nach einem Brand. Das fanden die Forscher heraus Sämlinge von Nicht-Keimlingen, die Samen in der Erde vor dem Feuer lagern, befanden sich in der Nähe der erwachsenen Pflanze, aber Sämlinge von Resproter-Erwachsenen waren viermal weiter entfernt. Nachdem eine ausgewachsene Pflanze abgestorben ist, bietet der Boden darunter normalerweise gute Bedingungen für neue Sämlinge, daher ist es die beste Strategie, Samen in der Nähe zu verteilen. Wenn die erwachsene Pflanze überlebt, würde das Verteilen von Samen in der Nähe zu einer Konkurrenz zwischen dem Erwachsenen und dem Sämling führen, so dass es umso besser ist, je weiter die Sämlinge verteilt sind. Lamont und Witowski haben zuvor daran gearbeitet feuerangepasste Anlagenstrategien, wie Samenausbreitung und -lagerung.

Lamont und Witowski führten Feldarbeiten an zwei Orten im South Eneabba Nature Reserve (Westaustralien) durch. Ein Standort war eine artenreiche Buschheide und der andere Standort unterstützte eine niedrige Heidevegetation. Die Forscher wählten 19 Pflanzenarten mit dem „Wandernde Viertelmethode“ und paarte sie in vier funktionelle Typkombinationen (Resprouter, R; Nicht-Resprouter, NR; geosporös, serotinös).

Ein Lauffeuer, das sich über einen Hügel ausbreitet
Waldbrände sind ein ökologisch wichtiges Phänomen, um totes organisches Material zu entfernen. Quelle: canva

Sie maßen die Höhe, den Kronendurchmesser, den Stammdurchmesser der Basis, den Abstand zum nächsten erwachsenen Artgenossen und Sämling. Messungen vor dem Brand wurden auf der Grundlage von Pflanzenresten und umgebenden Pflanzen geschätzt. Die meisten Pflanzen gehörten zu Proteaceae und Myrtaceae und insgesamt wurden 370 Maßnahmen erfasst.

Die Anzahl der Sämlinge pro ausgewachsener Pflanze wurde aus der Feldarbeit geschätzt. Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass Pflanzen, die auf Windausbreitung angewiesen sind, eine kürzere SA-Vorfeuer als Nachfeuer haben, während die SA-Distanz für von Ameisen verbreitete Arten größer sein wird. Sie erwarteten auch, dass die kürzeste SA-Distanz für Nicht-Keimlinge gelten würde, die Samen im Vorfeuer der Erde lagern.

Die hierarchische Beziehung von Merkmalen (z. B. SA-Abstand) der vier funktionellen Typen (Wiederkeimer, Nichtkeimer, bodengelagerte Samen, pflanzengelagerte Samen). Nicht-Keimlinge waren insgesamt näher an den Elternpflanzen. Die Sämlinge sowohl von nachwachsenden als auch von nicht keimenden Arten, die Samen im Boden lagerten, waren näher im Vergleich zu Arten, die Samen nach dem Feuer über der Erde verteilten. Quelle: Lamont und Witowski, 2020

Lamont und Witowski fanden heraus, dass der Abstand zwischen Sämlingen und Erwachsenen (SA) im Allgemeinen die direkte Funktion des Abstands zwischen Sämlingen (SS) und zwischen Erwachsenen (AA) und die umgekehrte Funktion des Verhältnisses zwischen Sämlingen und Eltern (S/A) zwischen Arten und funktionellen Typen ist. Die Kronen, das Gewicht der Samen und die Wurzelstöcke der Wiederkeimer waren vier-, über vier- bzw. 80-mal größer als die der Nicht-Wiederkeimer. Die meisten nicht keimenden Sämlinge befanden sich unter oder in der Nähe der erwachsenen Pflanzen, während die nachwachsenden Sämlinge weiter von den erwachsenen Pflanzen entfernt waren. Resproter-Sämlinge neigten dazu, zufällig verstreut zu sein, bis zu 8 m von den Erwachsenen entfernt.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Feuerreaktionstyp (NR [non-resprouter] vs. R [resprouter]) eine grundlegende Dichotomie in der Morphologie, Fruchtbarkeit und Populationsdynamik von Pflanzen in feuergefährdeten Ökosystemen darstellt“, schrieben Lamont und Witowski.

Nicht-Resprouter sind im Allgemeinen größere Pflanzen mit vielen lebensfähigen Samen, während Resprouter große unterirdische Knospenbänke und weniger Sämlinge pro Elternteil haben.

„Das Muster ist eindeutig adaptiv: NR-Sämlinge können die von ihren Eltern geschaffene ‚Regenerationsnische' nutzen. Viele befinden sich in der Nähe der Niederlassung ihrer Eltern, der Elternteil ist gestorben und hat sogar ein Vermächtnis von Mikrohabitatbedingungen und symbiotischen Mikroben hinterlassen, die dem Wachstum förderlich und in einigen Fällen frei von Konkurrenten sind, die aus im Boden gelagerten Samen entstehen“, erklären die Forscher.

„Umgekehrt haben die Eltern von R das Feuer überlebt, und obwohl sie manchmal eine Rolle als ‚Ammen‘-Pflanze spielen, werden sie schließlich, wenn nicht sofort, mit ihren Nachkommen um Ressourcen konkurrieren.“

Diese Studie hat mathematische und biologische Erklärungen für die Verteilung von Sämlingen nach einem Brand geliefert, die es Landbewirtschaftern und Naturschützern ermöglichen, besser vorherzusagen, wie eine Gemeinschaft in Zukunft durch Waldbrände geformt werden könnte.