Eine neue Studie hat den nachhaltigen Einfluss historischer Schifffahrtspraktiken auf die Pflanzenvielfalt von New Jersey aufgedeckt. Das fanden Ryan Schmidt und Kollegen von der Rutgers University bei der Analyse von Aufzeichnungen über Arten heraus, über die erstmals vor über 150 Jahren berichtet wurde Feste Ballaststoffe zur Stabilisierung von Segelschiffen führten über 260 neue Pflanzenarten ein an den Staat. Fast die Hälfte dieser Arten kommt heute noch in New Jersey vor.

Im 19. Jahrhundert füllten Segelschiffe, die über den Atlantik fuhren, ihre Rümpfe mit schweren Materialien wie Steinen und Sand, um das Schiff zu stabilisieren. Dieser „feste Schotter“ wurde oft unbeabsichtigt mit Pflanzenmaterialien wie z.B. verunreinigt eindeutig nicht einheimisch nach New Jersey oder Nordamerika. Arten aus Europa, Asien und Afrika haben in den Schutthaufen und gestörten Böden Wurzeln geschlagen. Für einige Arten sind ihre ersten Sammlungen irgendwo im Land Nordamerika stammten von Ballaststandorten in New Jersey.

Botaniker des 19. Jahrhunderts waren sich sicherlich der Ankunft neuer Arten bewusst, doch dieses Problem scheint in den nächsten hundert Jahren ignoriert worden zu sein. Schmidt und Kollegen schreiben:

Bemerkenswert ist, dass es seit den 1880er Jahren fast keine Arbeiten mehr gab, die die floristischen Auswirkungen der Ablagerung von festem Ballast im Nordosten Nordamerikas untersuchten. Während Ballast häufig als potenzielle Einschleppungsquelle für einige nicht heimische Pflanzen (z. B. Lythrum Salicaria und Artemisia vulgaris; Lindroth, 1957; Stuckey, 1980; Mills et al., 1993; Makk, 2000; Mehrhoff, 2000; Lockwood et al., 2013; Shaw et al., 2021), konzentrierten sich diese Studien auf eine kleine Anzahl von Pflanzen, die zu prominenten invasiven Arten geworden sind (Stuckey, 1980; Barney, 2006; Mosena, 2018). Es wurde wenig getan, um Ballastarten auf einer breiten, umfassenden floristischen Skala zu untersuchen und sowohl die erfolgreichen als auch die erfolglosen Einführungen im Kontext der zeitgenössischen Flora zu bewerten.

Schmidt et al. 2023

Um das Erbe der Ballasteinbringung aufzudecken, griffen Schmidt und Kollegen auf Aufzeichnungen jener frühen Botaniker zurück, die als erste das Wachstum der Arten auf Ballaststandorten dokumentierten. Herbarbelege – gepresste und konservierte Pflanzenproben zusammen mit Daten über den Ort und das Datum ihrer Sammlung – stellen eine reichhaltige historische Aufzeichnung dar, die von Botanikern über Jahrhunderte genutzt wurde.

Die Forscher stellten Daten zu über 260 Arten zusammen, die im 1800. Jahrhundert an großen Ballastdeponien in New Jersey registriert wurden. Anschließend schauten sie sich die digitalisierten Aufzeichnungen dieser Arten an Herbarie im Osten der USA, um zu verfolgen, wann und wo jede Art in den letzten 150 Jahren gesammelt wurde.

Durch die Kartierung dieser Sammlungen im Laufe der Zeit konnten sie die Ausbreitung der Arten nach ihrer ersten Einführung visualisieren. Statistische Modelle halfen dabei, unterschiedliche Invasionsverläufe zu identifizieren, basierend darauf, wie lange jede Art überlebte und wie weit sie sich innerhalb von New Jersey ausbreitete, nachdem sie über Ballast eingeführt wurde. Diese neuartige Nutzung von Herbariumdaten bot einen Einblick in die Vergangenheit und enthüllte die vielfältigen und oft dauerhaften Auswirkungen historischer Arteneinführungen auf die Flora von New Jersey.

Die Analyse der Herbariumdaten ergab unterschiedliche Invasionsergebnisse für die über 260 in New Jersey eingeführten Ballastarten. Von diesen unbeabsichtigten Importen verschwanden 83 Arten kurz darauf ihre erste Entdeckung, konnte sich trotz der ständigen Neueinführungen während der Segelschiffära nicht etablieren. Weitere 54 Arten überlebten einige Jahrzehnte, bevor sie Anfang des 1900. Jahrhunderts ebenfalls im Bundesstaat ausstarben.

Bei anderen Arten stellten die Forscher jedoch deutlich größere Etablierungserfolge fest. Im Laufe des 20. Jahrhunderts wurden weiterhin 87 Ballasteinträge gesammelt, fast die Hälfte der dokumentierten, und in die einheimische Flora integriert. Bemerkenswert ist, dass 150 dieser neuen Arten auch heute noch, über XNUMX Jahre nach ihrer Einführung, in New Jersey gefunden und gesammelt werden.

Die Ergebnisse zeigen die nachhaltige botanische Wirkung historischer Arteneinführungen. Während viele Neuankömmlinge nicht gedeihen, können einige unbeabsichtigt eingeführte Organismen zu dauerhaften Ergänzungen werden und neuartige ökologische Gemeinschaften schaffen.

Die Wissenschaftler untersuchten auch, wie diese neuen Arten, die in ganz New Jersey verbreitet sind im Laufe der Zeit. Die Kartierung der Sammelorte der einzelnen Arten ergab geografische Cluster, die großen Schifffahrtshäfen und Binnenschienennetzen entsprachen.

Interessant ist die Verbreitung über das Eisenbahnsystem. Im Gegensatz zu den Botanikern entschieden sich die Pflanzen nicht dafür, mit der Bahn zu reisen. Da Botaniker Pflanzen nur dort finden können, wo sie sich aufhalten, können ihre Umfragen voreingenommen sein. Das Vorhandensein der Pflanzen weist jedoch auch auf eine Zweitverwendung von Schiffsballast hin. Schmidt und Kollegen schreiben:

Da Schiffsballast gelegentlich als Material zur Herstellung der Unterlage für die Schwellen und Gleise der Eisenbahn selbst verwendet wurde (Wright, 2000; Burström, 2017; Williams, 2022), Propaganda von diesen Häfen wahrscheinlich von Menschen, die diese Steine ​​absichtlich in neue Gebiete des Eisenbahnausbaus transportierten. Diese neuen Eisenbahnen boten Botanikern auch einen bequemen Transport und führten zu vielen Herbariumsammlungen in der Nähe von Eisenbahnen (Daru et al., 2018). Schotterpflanzen gediehen auch in felsigem Untergrund (Schotter) und in gestörten Bereichen entlang von Eisenbahnstrecken; eine Assoziation, die in den heutigen Eisenbahnfloren zu sehen ist. Diese Hypothese wird durch das Vorhandensein einiger Schotterarten in unserem Datensatz gestützt, die nur auf ehemaligen Schotterdeponien und an großen Eisenbahnknotenpunkten (z. B. Eisenkraut bracteata werden fast ausschließlich in Camden und Jersey City sowie an großen Eisenbahnlinien in Glassboro, Haddon, Lakehurst und Sparta gesammelt.

Schmidt et al. 2023

Im späten 1800. Jahrhundert konzentrierten sich die Ballastarten um die Häfen von Camden und Jersey City, wo sie zuerst ankamen. Doch bald darauf tauchten Sammlungen im Landesinneren entlang der Eisenbahnlinien aus dem 19. Jahrhundert auf, die von diesen Häfen ausgingen. Die Forscher gehen davon aus, dass Schiffsballast wahrscheinlich für den Bau der Schienenbetten wiederverwendet wurde, wodurch sich die Ausbreitung weiter verbreitete.

Dieser räumliche Analyse zeigt die wichtige Rolle früher Transportnetze bei der Verbreitung von Ballastarten weit über ihre ursprünglichen Einführungspunkte hinaus. Das Erbe dieser historischen Schifffahrts- und Eisenbahnstrecken ist auch heute noch in der Verbreitung nicht heimischer Pflanzen in ganz New Jersey sichtbar.

Um das unterschiedliche Schicksal der Ballastarten zu kategorisieren, definierten die Forscher vier unterschiedliche „Invasionsverläufe“, basierend auf der Dauer des Fortbestehens jeder Art und dem Ausmaß der Ausbreitung.

Einige Arten waren vorübergehende „Waifs“ und verschwanden nach der Einführung schnell. Andere blieben einige Jahrzehnte bestehen, bevor sie ausstarben („kurzfristige Einführungen“). Aber viele haben sich in New Jersey „etabliert“, entweder mit lokaler Ausbreitung in der Nähe von Häfen („etabliert, aber begrenzte Verbreitung“) oder mit einer weiten Ausbreitung über den ganzen Staat („etabliert und weit verbreitet“).

Diese Flugbahnen bieten einen Rahmen zum Vergleich unbeabsichtigt eingeführter Arten über lange Zeiträume. Die Studie ergab, dass sich fast die Hälfte der Ballastarten etablierten und 18 % sich weit ausbreiteten, obwohl Merkmale fehlten, von denen manchmal angenommen wurde, dass sie den Invasionserfolg fördern. Die Analyse der Merkmale, der Genetik und der Ökologie, die jedem Verlauf zugrunde liegen, kann die Vorhersagen darüber verbessern, welche unbeabsichtigten Einschleppungen fortbestehen oder sich ausbreiten könnten.

Bei Felduntersuchungen an historischen Schotterstandorten machten die Forscher einige spannende botanische Entdeckungen. Sie haben die seltene Art wiederentdeckt Calibrachoa parviflora, das seit über einem Jahrhundert nicht mehr in New Jersey gesammelt wurde und immer noch an seinem begrenzten Lebensraum auf ehemaligen Schotterpfählen festhält. Dies zeigt, wie gleichmäßig lokalisiert nicht heimische Arten kann über längere Zeiträume unentdeckt bleiben.

Noch überraschender ist, dass die Wissenschaftler eine in Nordamerika völlig neue Art identifizierten – Verbascum maurum, erstmals 1923 in Afrika wissenschaftlich beschrieben. Historische Aufzeichnungen hatten es fälschlicherweise als das inzwischen ausgestorbene Tier identifiziert Verbascum virgatum, ursprünglich aus Ballaststandorten des 19. Jahrhunderts gesammelt. Diese Entdeckung unterstreicht den Wert der erneuten Betrachtung historischer Exemplare und Orte, die frühere Fehler aufdecken und Neuankömmlinge aufdecken können, mit denen man zuvor verwechselt wurde einheimische Pflanzen. Die sorgfältige Erkundung botanischer Sammlungen liefert Erkenntnisse, die unsere Dokumentation und unser Verständnis der Artenvielfalt verbessern.

Indem sie den nachhaltigen Einfluss historischer Ereignisse wie Schotterablagerungen beleuchten, zeigen die Erkenntnisse von Schmidt und Kollegen die Macht von Herbariumsammlungen als Fenster in die Vergangenheit. Die von frühen Botanikern gesammelten Exemplare sowie ihre genauen Orts- und Datumsangaben liefern eine beispiellose Aufzeichnung, die es den Forschern ermöglichte, Invasionsgeschichten über einen Zeitraum von über 150 Jahren zu rekonstruieren.

Solche langfristigen Perspektiven sind entscheidend für das Verständnis der menschlichen Auswirkungen auf die Biodiversität, können jedoch nicht allein aus aktuellen Daten erfasst werden. Dennoch betonen Schmidt und Kollegen, dass dies nicht das moderne Sammeln von bedeutet Pflanzen sollten vergessen werden. Sie kommen zu dem Schluss:

Trotz der offensichtlichen Verzerrungen in den Herbariumdaten erwiesen sich die in dieser Studie verwendeten Herbariumaufzeichnungen als weitgehend robust gegenüber Sammlungsverzerrungen und boten die Möglichkeit, Pflanzeninvasionen über die Zeitspanne ihrer Etablierung hinweg zu untersuchen. Genauer gesagt liefert die Verwendung von Herbariumdaten zur Verfolgung der Pflanzeninvasion von ihrer Einführung bis zur Etablierung und Ausbreitung Einblicke in die Dynamik der Pflanzeninvasion, die durch Studien, die nur zeitgenössische Aufzeichnungen berücksichtigen, oft verdeckt werden. Der anhaltende Nutzen von Herbariumaufzeichnungen bei der Beantwortung von Fragen, die sich über große Zeiträume erstrecken, hängt von kontinuierlichen zeitgenössischen Sammlungsbemühungen ab.

Schmidt et al. 2023

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Schmidt, RJ, King, MR, Aronson, MFJ und Struwe, L. (2023) „Versteckte Fracht: Die Auswirkungen des historischen Schiffsverkehrs auf die nicht-heimische Flora der jüngeren Vergangenheit und Gegenwart im Nordosten der Vereinigten Staaten" Amerikanische Zeitschrift der Botanik. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1002/ajb2.16224.