Lichtmessungen in den Schattenhäusern an einem sonnigen Tag (9. September 2009), die zur Charakterisierung beider Lichtregimebehandlungen in der vorliegenden Studie verwendet wurden. Das Licht wurde jede Minute (aus 5-s-Messungen) von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang gemittelt. Die High-Light-Gap-Behandlung erzeugte zwei High-Light-Ereignisse pro Tag, von denen jedes etwa 51 Minuten dauerte (insgesamt etwa 102 Minuten pro Tag), für eine integrierte globale Lichtintensität von 21 % (in Bezug auf einfallendes Licht). Die Behandlung des Unterholzes bei schwachem Licht erzeugte vier Ereignisse mit starkem Licht pro Tag, von denen jedes nur etwa 8 Minuten (insgesamt etwa 33 Minuten) dauerte, bei einer globalen Lichtintensität von 4.9 %.

Ich bin in Michigan aufgewachsen, wo sowohl Spitzahorn als auch Zuckerahorn häufig in Parks und Gärten zu finden sind. In der sechsten Klasse hatten wir eine Unterrichtseinheit zur Baumbestimmung, und eine der schwierigsten Fragen war: Spitzahorn oder Zuckerahorn? Diese Frage bereitet mir noch heute Kopfzerbrechen, wenn ich ohne Bestimmungsbuch oder Smartphone unterwegs bin. Die Unterschiede scheinen gering, aber was für einen Unterschied kleine Unterschiede doch ausmachen können!

Spitzahorn (Acer platanoides L.), ursprünglich als Straßenbaum in Nordamerika eingeführt, breitet sich mittlerweile in vielen Naturgebieten im Osten des Kontinents aus. Als schattentolerante Art konkurrieren ihre Sämlinge mit denen einheimischer Bäume, insbesondere des Zuckerahorns (Acer saccharum Marsh). Da der Zuckerahorn ebenfalls schattentolerant ist, bleibt unklar, warum er oft von seinem europäischen Verwandten verdrängt wird. auch in relativ intakten WäldernMein Idealbild einer invasiven Pflanze wird wohl am besten durch Kudzu verkörpert, eine großblättrige Kletterpflanze, die die Bäume am Straßenrand in der Nähe meines neuen Zuhauses in North Carolina überwuchert. Der Spitzahorn hingegen ist ein deutlich unauffälligerer Eindringling, der sich still und leise im Unterholz alter Wälder ansiedelt.

Eine aktuelle Studie von Paquette et al. Die Studie untersucht eine Dimension der Konkurrenz zwischen Sämlingen dieser Arten – die Reaktion der einzelnen Arten auf unterschiedliche Lichtverhältnisse. Anstelle der zeitlich homogenen Lichtreduktion, die bei den meisten experimentellen Eingriffen (wie z. B. Schattierungsnetzen) erreicht wird, verwendeten Paquette et al. Schattierhäuser mit verstellbaren Dachöffnungen, um realistische tageszeitliche Schwankungen der Lichtverfügbarkeit zu erzeugen. Dies ahmt das Licht nach, das Sämlinge im Unterholz (einige intensive Perioden pro Tag) oder in einer Baumfalllücke (zwei etwas längere Perioden voller Sonne) erhalten. Solche kurzen, intensiven Ereignisse werden oft als „Sonnenfleckenund haben andere Auswirkungen auf die Photosynthese als eine zeitlich homogene Beschattung. Alle anderen Wachstumsbedingungen waren nahezu optimal, sodass die Ergebnisse der Forscher maximale Photosynthese- und Wachstumsraten unter diesen Lichtverhältnissen widerspiegeln.

Die Sämlinge wurden hinsichtlich ihrer lichtsättigten Photosyntheseraten sowie ihres ober- und unterirdischen Wachstums untersucht. Die Autoren analysierten diese Daten nicht nur im Hinblick auf die mittleren Reaktionen nach Art und Behandlung, sondern verglichen auch die Variabilität der Reaktionen innerhalb jeder Art und die Plastizität, die jede Art zwischen den beiden Lichtbehandlungen zeigte. Sie stellten fest, dass der Spitzahorn 13 % höhere Photosyntheseraten aufwies als der Zuckerahorn, jedoch keinen Unterschied in der Biomasse im Unterwuchs-Lichtregime. Dies bestätigt, dass die beiden Arten in dieser Umgebung tatsächlich sehr enge Konkurrenten sein können.

Im Gegensatz dazu wies der Spitzahorn im Lichtmangelregime 47 % höhere Photosyntheseraten und fast die vierfache Biomasse des Zuckerahorns auf. Darüber hinaus wuchs der Spitzahorn bis in den Spätherbst hinein weiter in die Höhe, während der Zuckerahorn nach dem Hochsommer nur noch geringfügige Stammverlängerungen zeigte. Der Wettbewerbsvorteil des Spitzahorns gegenüber dem Zuckerahorn ist somit größtenteils auf seine Phänologie und seine Anpassungsfähigkeit an die Lichtverfügbarkeit zurückzuführen.

Dieses Experiment verdeutlicht eindrücklich, dass Wachstum ein kumulativer Prozess ist und die Phänologie daher von großer Bedeutung ist. Obwohl Es ist schwierig, die Photosynthese bei größeren Bäumen direkt mit dem Wachstum des laufenden Jahres in Beziehung zu setzenVermutlich ist die Speicherung während der Etablierungsphase der Sämlinge nicht so ausgeprägt. Phänologische Unterschiede sind insbesondere im Kontext des Klimawandels von Bedeutung, was die Autoren zu der Annahme veranlasst, dass der Wettbewerbsvorteil des Spitzahorns gegenüber dem Zuckerahorn mit wärmeren Herbsttemperaturen zunehmen könnte. Zwar lassen sich die Geheimnisse der Waldgemeinschaftszusammensetzung und der Arteninvasion nicht allein durch kontrollierte Experimente klären, in denen Artenpaare unter zwei verschiedenen Umweltbedingungen verglichen werden, doch liefern solche Experimente wichtige Informationen für die Modellierung komplexerer Szenarien und die Interpretation von Felddaten.

Die Etablierung von Sämlingen ist in der Natur ein komplizierter Prozess. Sämlinge können jahrelang im Unterholz überdauern, sodass die Konkurrenz in einer durch Baumfall entstandenen Lücke nicht nur zwischen neu gekeimten Pflanzen, sondern auch zwischen älteren Sämlingen stattfindet. Setzlinge und Baumstümpfe treiben aus. Störungen variieren in ihrer räumlichen Ausdehnung, Intensität und Wiederkehrperiode. Wir dürfen nicht vergessen, dass – draußen im Wald – Konkurrenz zwischen Individuen herrscht und die individuellen Reaktionen innerhalb einer Art unterschiedlich ausfallen. Tatsächlich glauben einige, dass diese individuelle Variabilität einer der Gründe dafür ist, dass wir so viele Arten konkurrieren um relativ wenige RessourcenDeshalb ist es ermutigend zu sehen, dass Experimentalisten wie Paquette et al. in ihrer Forschung nicht nur die durchschnittlichen Populationsreaktionen, sondern auch die Variabilität und Plastizität innerhalb jeder Population berücksichtigen.