Studie: Phytochemische Vielfalt und Pflanzenfresserverhalten in tropischen Wäldern höher

Es ist allgemein anerkannt, dass biologische Wechselwirkungen für die Entstehung und Erhaltung der Artenvielfalt in den Tropen stärker oder wichtiger sind als in gemäßigten Regionen. Diese Hypothese wurde jedoch in der Ökologie und Evolutionsbiologie noch nicht vollständig getestet.

In einer Studie veröffentlicht in Naturökologie und EvolutionForscher vom Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben diese zentrale Vorhersage durch die Untersuchung der phytochemischen Vielfalt und der Herbivorie in 60 Baumgemeinschaften, von artenreichen tropischen Regenwäldern bis zu artenarmen subalpinen Wäldern, stark untermauert.

Die Forscher untersuchten Baumgemeinschaften in Yunnan, einem der floristischen Hotspots der Welt, wo es auf relativ kurzer Distanz einen Höhengradienten von tropischem Regenwald über subtropischen Wald bis hin zu subalpinem Wald gibt. In den Jahren 2011 und 2012 legten sie 60 Flächen für eine langfristige Waldinventur an, die von artenreichem tropischem Regenwald bis hin zu artenarmen subalpinen Wäldern entlang des Gradienten reichten.

Mithilfe metabolomischer Gemeinschaftsansätze überprüften sie die Vorhersagen, dass die phytochemische Vielfalt innerhalb und zwischen Gemeinschaften in tropischen Wäldern höher ist als in weniger artenreichen subtropischen und subalpinen Wäldern. Sie maßen auch Schäden durch Pflanzenfresser und Blattspezialisierung.

Durch die Kombination dieser Daten prüften sie die Vorhersage, dass diese Variablen in den Tropen höher sind. Anschließend quantifizierten sie das phylogenetische Signal in der phytochemischen Ähnlichkeit zwischen Arten, um zu prüfen, ob eng verwandte Arten in ihren Phytochemikalien stärker voneinander abweichen als erwartet.

Sie fanden heraus, dass die phytochemische Vielfalt in tropischen Baumgemeinschaften höher war als in subtropischen und subalpinen Gemeinschaften. Neben einer erhöhten phytochemischen Vielfalt in Blättern tropischer Baumgemeinschaften stellten sie eine Zunahme der Blattherbivorie und des Grads spezialisierter Herbivorie in den Tropen fest. Darüber hinaus waren Herbivoriedruck und -spezialisierung in den Tropen am höchsten.

Anschließend erstellten die Forscher eine Phylogenese, die alle Arten in ihrem System umfasste, und quantifizierten das phylogenetische Signal in der phytochemischen Ähnlichkeit. Sie fanden nur wenige phylogenetische Signale in der phytochemischen Ähnlichkeit der Bäume, was auf eine schnelle Divergenz zwischen eng verwandten Arten hindeutet.

Die Ergebnisse heben auch mehrere Dimensionen der tropischen Biodiversität hervor, die oft nicht quantifiziert und für die menschliche Gesellschaft wertvoll sind, aber durch den anhaltenden globalen Wandel bedroht sind. Tropische Wälder enthalten nicht nur mehr Arten als gemäßigte Wälder, sondern auch spektakuläre Ausmaße an phytochemischer Vielfalt. Es gibt wahrscheinlich zahlreiche abiotische Kovariaten (z. B. Temperatur und Niederschlag) und biotische Kovariaten (z. B. Pflanzenfresser, Krankheitserreger, Nachbarschaftszusammensetzung und -vielfalt), die mit der phytochemischen Vielfalt in Zusammenhang stehen und nicht klar getrennt werden können, um spezifische Mechanismen aufzuklären.

„Unsere Studie liefert zahlreiche Belege anhand ganzer Baumgesellschaften von den Tropen bis in die subalpinen Regionen, dass biotische Interaktionen wahrscheinlich eine immer wichtigere Rolle bei der Entstehung und Erhaltung der Baumvielfalt in immer niedrigeren Breiten spielen werden“, sagte Yang Jie von XTBG.