Das Kronendach des Regenwaldes
30. Juli 2012
Kreuzreben, Weinreben und Lianen (holzige Reben) sind im Kronendach reichlich vorhanden und machen einen bedeutenden Teil der Vegetation in tropischen Regenwäldern aus. Es gibt über 2.500 Arten von Reben aus etwa 90 Familien. Sie reichen von kleinen, unscheinbaren Lianen, die an den Bäumen wachsen, bis hin zu riesigen, baumdicken Lianen, die scheinbar unabhängig von den Bäumen in der Mitte des Waldes hängen. Einige der größeren holzigen Lianen können über 3.000 Fuß lang werden. Rattan, eine Liane, ist für seine Verwendung in Möbeln und Seilen bekannt. Rattan produziert auch große, essbare Früchte, die von Primaten gerne gegessen werden.
Lianen sind Reben, die als kleine, selbsttragende Sträucher am Boden wachsen und auf andere Pflanzen angewiesen sind, um die lichtreiche Umgebung der oberen Baumkronen zu erreichen. Da Lianen die Architektur anderer Pflanzen zur Unterstützung nutzen, wenden sie relativ wenig für die strukturelle Unterstützung auf und verwenden stattdessen mehr Ressourcen für die Blattproduktion und die Ausdehnung der Stämme/Wurzeln für ein schnelles Wachstum. Da Lianen ihr ganzes Leben lang verwurzelt sind (im Gegensatz zu anderen Strukturparasiten wie Epiphyten und Hemiepiphyten), nehmen sie dem Baum nichts weg, außer der Unterstützung.
In einem Artikel aus dem Jahr 2002 beschreiben Schnitzer und Bongers einige der Mechanismen, die Lianen nutzen, um in die Höhen der Baumkronen aufzusteigen. „Lianen verfügen über eine Vielzahl von Anpassungen, um sich an ihren Wirt zu heften und in die Baumkronen zu klettern“, so die Wissenschaftler. „Zu diesen Anpassungen gehören die Verflechtung der Stängel, die aus den Modifikationen von Stängeln, Blättern und Ästen entstehenden Klammerranken, Dornen und Stacheln, mit denen sich die Liane an ihrem Wirt festhält, nach unten gerichtete Hafthaare und adhäsive Adventivwurzeln… Der relative Anteil von Lianen mit verschiedenen Klettermechanismen könnte direkt durch das Sukzessionsstadium oder das Störungsregime des Waldes beeinflusst werden.“
Wenn sie das Kronendach erreichen, breiten sich Reben und Lianen von Baum zu Baum aus, und in einigen Wäldern können ihre Blätter 40 Prozent der Blätter im Kronendach ausmachen.
Hemiepiphyten setzen auf eine andere Strategie. Diese Pflanzen beginnen ihr Leben in den Baumkronen als Epiphyten und wachsen bis zum Boden herab. Hemiepiphyten wachsen aufgrund der trockenen Bedingungen in der Baumkrone extrem langsam, aber sobald die Wurzeln den Boden erreichen und die Nährstoffe der Laubstreu anzapfen, beschleunigen sich die Wachstumsraten. Einer der bekanntesten Hemiepiphyten ist die Würgefeige.
Kriecher gehören zu den vielen Regenwaldarten, die ihre Blattstruktur während des Wachstums verändern. Die Pflanzen, vor allem die aus der Familie der Araceae, beginnen als Sträucher auf dem Waldboden und streben zu dunklen Objekten, meist Baumstämmen. Wenn sie den Baum erreicht haben, klettern sie senkrecht nach oben und halten sich mit ihren dreieckigen, abgeflachten Blättern fest. Die Blätter sind so angeordnet, dass sie das reflektierte Licht einfangen. Sobald die Ranke die hellen oberen Bereiche des Kronendachs erreicht, werden die Blätter so verändert, dass sie vom Baum weg wachsen, um mehr direktes Sonnenlicht aufzufangen.
Lianen sind ein großes Problem für die Bäume des Regenwaldes, und zahlreiche Arten haben Mittel entwickelt, um ihr Wachstum zu unterbinden. Viele Palmen und Baumfarne lassen regelmäßig ihre Wedel fallen, während andere Bäume Gliedmaßen verlieren, um sich der Lianen zu entledigen. Francis Putz, der panamaische Lianen untersuchte, schlug vor, dass es für Bäume von Vorteil sein könnte, wenn sie nicht in der gleichen Phase wie ihre Nachbarn stehen, da dies dazu führen würde, dass die Verbindungen zwischen den Lianen abreißen und die Lianen abknicken, wodurch die Transportsysteme abgeschnitten würden. Einige Lianen haben sich an diesen Mechanismus angepasst, indem sie sich gewunden und gebogen haben, so dass sie federartig sind und den Stoß besser abfedern können.
Lianen spielen eine wichtige Rolle in der Walddynamik, „indem sie die Baumverjüngung unterdrücken, die Baumsterblichkeit erhöhen, eine wertvolle Nahrungsquelle für Tiere darstellen und die Bäume physisch miteinander verbinden, wodurch sie Baumkronen für Baumtiere zugänglich machen.“ Schnitzer und Bongers (2002). Darüber hinaus tragen Lianen zur allgemeinen Pflanzenvielfalt in tropischen Wäldern bei (insbesondere in und um Lichtlücken und an Waldrändern, wo Lianen aufgrund der erhöhten Lichtverfügbarkeit besonders zahlreich vorkommen). Mit ihrer hohen photosynthetischen Produktion und ihrer beträchtlichen Biomasse leisten Lianen auch einen wichtigen Beitrag zur Kohlenstoffbindung.
Im Jahr 2005 machten Forscher einige überraschende Entdeckungen über Lianen. Anhand von Daten aus 69 tropischen Wäldern weltweit fand Stefan Schnitzer von der University of Wisconsin-Milwaukee (UWM) heraus, dass das Vorkommen von Lianen negativ mit dem Niederschlag und positiv mit der Jahreszeit korreliert ist – ein Muster, das genau das Gegenteil der meisten anderen Pflanzenarten darstellt. Schnitzer glaubt, dass die tiefen Wurzeln und effizienten Gefäßsysteme von Lianen sie in die Lage versetzen, während saisonaler Dürreperioden weniger unter Wasserstress zu leiden, während viele Konkurrenten ruhen, was den Lianen in der Trockenzeit einen Wettbewerbsvorteil verschafft. Der Assistenzprofessor für Biologie an der UWM testete seine Hypothese in Zentralpanama und stellte fest, dass „Lianen in der Trockenzeit etwa siebenmal so hoch wuchsen wie Bäume, in der Regenzeit jedoch nur doppelt so hoch“. Während dieser Vorteil in der Trockenzeit dazu führen kann, dass Lianen in saisonalen Wäldern immer zahlreicher werden, so Schnitzer, haben Lianen in feuchten Regenwäldern mit ganzjährigem Niederschlag keinen solchen Vorteil, da konkurrierende Pflanzen nur selten durch Wasser eingeschränkt werden. In einer zweiten Studie fand Schnitzer zusammen mit Mirjam Kuzee und Frans Bongers von der Universität Wageningen in den Niederlanden heraus, dass Lianen eine wesentliche Rolle bei der Begrenzung des Wachstums von Setzlingen in gestörten und sekundären Tropenwäldern spielen, und zwar durch unterirdische (Wurzel-)Konkurrenz und oberirdische (Licht-)Konkurrenz sowie durch mechanischen Stress.
ANDERE BEZIEHUNGEN ZWISCHEN PFLANZEN UND TIEREN
Bäume im Kronendach leben seit Millionen von Jahren mit Insekten zusammen, und viele von ihnen haben über die Bestäubung hinaus einzigartige Beziehungen entwickelt. Myrmecophyten oder Ameisenpflanzen sind im Regenwald weit verbreitet. In Südamerika wird beispielsweise der Cecropia-Baum von Aztekenameisen besiedelt. Der Baum ist wie ein Bambus segmentiert und bietet den Ameisen so die Möglichkeit, ihn zu besiedeln. In einer der Hohlkammern legt eine Königin ein Nest an, während andere Zellen von Arbeiterinnen bewohnt werden, bis der gesamte Baum zu einer Kolonie wird. Die Arbeiterinnen verteidigen die Pflanze gegen alle Eindringlinge – einschließlich Insekten und Epiphyten -, greifen jedoch nicht die Dreizehenfaultiere an, die sich ausschließlich von den Blättern der Cecropia ernähren. Die Pflanze lockt Arbeiterameisen zum Bleiben und zum Schutz der Pflanze, indem sie Öl und Zucker anbietet, die durch Blatthaare und spezielle Strukturen an der Basis des Blattstiels bereitgestellt werden.
Ein weiteres Beispiel für die Zusammenarbeit von Ameisen und Pflanzen wurde 2005 in einer Arbeit von Forschern der Stanford University dokumentiert. Das Team fand heraus, dass Cedrela odorata, eine Zedernart, aggressiv von Ameisen (Myrmelachista schumanni) geschützt wird, die die gesamte Vegetation in der Umgebung der Pflanze abräumen. Die Vegetationskontrolle um diese Bäume ist so wirksam, dass die Einheimischen glauben, böse Waldgeister seien für die Rodungen verantwortlich, die als „Teufelsgärten“ bezeichnet werden. Die Forscher stellten fest, dass nicht übernatürliche Wesen, sondern Ameisen die umliegenden Pflanzen töten, indem sie ein Gift namens Ameisensäure in die Blätter injizieren. Nach Berechnungen der Forscher kann ein einziges Ameisenvolk mit bis zu 3 Millionen Arbeiterinnen und 15.000 Königinnen einen typischen Garten bewirtschaften, der über 800 Jahre alt sein kann.
Andere Pflanzenarten haben ähnliche Beziehungen zu Ameisen, darunter einige Orchideenarten, Bromelien, Akazien und Rubiaceae. Mehr über diese Ameisen-Pflanzen-Beziehungen erfahren Sie unter https://biology.bangor.ac.uk/treborth/Epiphytes/Epiphytes-symbioses.html und waynesword.palomar.edu/acacia.htm
Viele Baumarten verfügen über Mechanismen und Strategien, um zu verhindern, dass lästige Epiphyten so viel Gewicht anhäufen (vor allem, wenn sie nach einem Regenguss mit Wasser gefüllt sind), dass sie den Baum umstürzen. Der „nackte Indianer“ oder Gumbo-Limbo-Baum in Südamerika und der Krystonia-Baum in Südostasien gehören zu den Baumarten, deren Rinde sich ablöst, um zu verhindern, dass sich Epiphyten und Kriechtiere festsetzen oder einen geeigneten Platz für ihr Wachstum finden. Andere Arten produzieren Giftstoffe in ihrer Rinde, um den Befall durch Schädlinge abzuwehren und das Wachstum von Epiphyten und Lianen zu verhindern.
Fragen zur Wiederholung:
- Was ist eine Liane?
- Wie profitieren Ameisen und einige Baumarten gegenseitig von ihrer symbiotischen Beziehung?
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