Wälder sind dynamische Umgebungen, in denen Pflanzen um Licht und Nährstoffe konkurrieren. Die Größen und Formen von Baumkronen sind von grundlegender Bedeutung für die Ökologie. Manchmal gibt es Lücken in den Baumwipfeln, die wahrscheinlich durch Wind entstehen, der das Blätterdach bewegt und Abrieb zwischen Bäumen ähnlicher Höhe verursacht. Seit den 1920er Jahren haben Wissenschaftler beobachtet, dass die Kronen einiger Baumarten (Schwarze Mangrove, Drehkiefer) wie ein Puzzle wachsen, das versucht, Überschneidungen mit anderen Bäumen zu vermeiden. Dieses Phänomen wird Kronenscheu genannt und ist für Wissenschaftler äußerst schwierig zu quantifizieren und zu untersuchen.
Jens van der Zee, Doktorand an der Wageningen University and Research (WUR), betreut von Dr. Alvaro Lau bei WUR u Alexander Schenkin von der University of Oxford vorgeschlagen eine neue Messung der Kronenscheu. Die Forscher fanden heraus, dass eine Metrik namens Oberflächenkomplementarität, die normalerweise zur Vorhersage der Bildung von Proteinkomplexen verwendet wird, die Baumkronenvermeidung in 3D quantifizieren kann. Diese Forschung war Teil von Jens van der Zees Masterarbeit. Dr. Lau quantifizierte zuvor die Baumbiomasse aus terrestrischen Laserscans in Guyana und Dr. Shenkin kürzlich wendeten die Metabolic Scaling Theory an, um die Variabilität von Baumkronengröße und -form in verschiedenen Ökosystemen zu verstehen.
Im Jahr 2017 verwendeten Forscher terrestrisches LiDAR (Light Detection and Ranging)-Scanning von über 100 Bäumen in Guyana. van der Zee und Kollegen wählten 14 Baumpaare aus, die eng genug positioniert waren, um Kronenscheu zu erkennen, und erzeugten 3D-Punktwolken. Sie maßen die Baumschlankheit, indem sie die Baumhöhe und den Durchmesser auf Brusthöhe maßen. Die Forscher berechneten die paarweise Formkomplementarität und segmentierten die Canopy-Interaktionszonen. Dann verglichen sie die Komplementarität zwischen überlappenden und nicht überlappenden Bäumen und untersuchten die Beziehung zwischen Schlankheit und Kronenscheu.
Van der Zee und Kollegen wandten erfolgreich die Oberflächenkomplementaritätsmetrik an, um die Kronenscheu zu quantifizieren. Die Hälfte der Baumpaare hatte überlappende Kronen und die Metrik war niedrig (0.267), während die nicht überlappenden Kronen höhere Werte aufwiesen (0.647).
„Bis vor kurzem war die Beobachtung von Kronenscheu strukturell einfachen und flachen Überdachungen vorbehalten, bei denen das Gegenlicht des Himmels die Lücken zwischen den Baumkronen enthüllt“, schrieben van der Zee und Kollegen.
Die Forscher fanden auch heraus, dass je schlanker die Bäume waren, desto mehr schienen die Baumkronen Überlappungen zu vermeiden. Frühere Studien fanden heraus, dass schlanke Bäume kleinere Bäume wachsen lassen, da diese mehr im Wind schwanken würden.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sie auch Kronenformen anbauen, die die ihrer Nachbarn ergänzen. Auf diese Weise optimieren Bäume den verfügbaren Wachstumsraum und minimieren gleichzeitig Schäden durch Kollisionen.“
„Diese Studie dient als Beispiel für den Wert der 3D-Baummodellierung für die Erweiterung unseres Verständnisses von Canopy-Interaktionen, da sie dazu beigetragen hat, eine interessante Canopy-Dynamik auf beispiellose Weise sowohl zu visualisieren als auch zu quantifizieren.“
