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Forschung Jonathan Levine


Molekulare Identifikation madagassischer Edelhölzer

Biologische Arten bilden die grundlegende Einheit in der Ökologie, der Evolution und im Naturschutz. In der Praxis ist es jedoch oft schwierig, einzelnen Individuen oder Proben der richtigen Art zuzuordnen. Fehlerhafte Artbestimmungen können jedoch bei Untersuchungen zur Ökologie oder Evolution von Organismen zu falschen Schlussfolgerungen führen. Auch im Naturschutz ist das richtige Erkennen von Arten zentral, denn die mit dem Naturschutz verbundene Gesetzgebung basiert ebenfalls auf dem Artniveau (seltener auch auf anderen taxonomischen Stufen).
Schwierigkeiten bei der Zuordnung von wissenschaftlich korrekten Artnamen zu einzelnen Individuen oder Proben treten insbesondere dann auf, wenn nicht alle Merkmale, die für die Artbestimmung relevant sind, vorhanden sind. So basiert beispielsweise die Identifikation bei vielen Pflanzenarten auf Merkmalen an Blüten und Früchten. Wenn diese fehlen, ist eine zuverlässige Artbestimmung oft schwierig oder unmöglich, insbesondere in artenreichen Organismengruppen.
Madagassische Rosenhölzer gehören in die artenreiche Gattung Dalbergia in der Familie der Fabaceae (Schmetterlingsblütler). Diese Gattung ist in den gesamten Tropen verbreitet und umfasst gegen 300 Arten. Während viele Dalbergia Arten als Lianen oder Sträucher wachsen, bilden andere Arten grosse Bäume. Einige dieser Arten haben sehr dichtes, intensiv farbiges Kernholz und sind als Rosenhölzer bekannt. Sie werden insbesondere für den Bau von Musikinstrumenten und in der Möbelindustrie verwendet. In Madagaskar, wo zahlreiche Rosenhölzer vorkommen, werden die Bäume im grossen Umfang illegal geschlagen und verkauft. Um geltende Schutz- und Kontrollbestimmungen zu umgehen, werden viele Holzlieferungen mit falschen Herkunftsangaben oder wissenschaftlichen Namen versehen. Um dies zu unterbinden, sind Methoden nötig, die eine rasche Zuordnung von Holzproben zu biologischen Arten ermöglichen. Im Weiteren sind einfache Identifikationsmethoden nötig, um die Arten in der Natur zu identifizieren, denn Blüten und Früchte werden nur sporadisch gebildet und die meisten Arten sind auf Grund ihrer Blattform und Behaarung nicht sicher zu unterschieden. Aus diesem Grund entwickeln wir molekulare Methoden zur Artbestimmung. Ziel ist es, mittels DNA Analyse jedem Baum oder jeder Holzprobe den korrekten wissenschaftlichen Artnamen zuordnen zu können und damit einen Beitrag zur besseren Kenntnis und zum Schutz der Rosenhölzer zu leisten.
Simon Crameri bearbeitet dieses Projekt im Rahmen seiner Doktorarbeit, welches von der Stiftung Rübel unterstützt wird.
 

Diversität von Pflanzengemeinschaften und Klimawandel

Die Diversität von Pflanzengemeinschaften ist und bleibt eine spannende Frage in der Ökologie. Immer noch wissen wir nur wenig darüber, was die Verteilung und die Abundanz von Arten mit ähnlichen Bedürfnissen bestimmt. Deshalb können wir nach wie vor den Einfluss des sich ändernden Klimas auf verschiedene Pflanzengemeinschaften nicht prognostizieren. Die einheimische alpine Flora ist in vielen Belangen ideal, um diese Fragen zu untersuchen. Die Vielfalt von Arten gibt uns verschiedene Optionen, das Gebiet zu untersuchen Dazu kommt, dass einige dieser Arten gut über verschiedene Höhenstufen verpflanzt werden können und wir somit untersuchen können was passiert, wenn Pflanzen von höheren Lagen in tiefere Höhenstufen gebracht werden und dadurch eine Art “Klimaerwärmung” erleben. Das Experiment läuft jetzt schon seit zwei Jahren und wir haben nun genug Daten, um die Analysen durchzuführen. Erste Ergebnisse aus einem Verpflanzungsexperiment zeigen schon einige Trends. Von den drei Arten, welche im Zentrum unserer Untersuchungen stehen, bevorzugt vor allem Dactylis glomerata (Wiesen-Knäuelgras) die Konditionen welche auf 1600 m.ü.M. herrschen. Helianthemum nummularium (Gewöhnliches Sonnenröschen) scheint von unserer simulierten wärmeren Umgebung grösstenteils unbeeinflusst – sogar auf der tiefsten Höhenstufe von 1000 m.ü.M. Die dritte Art, Alchemilla xanthochlora (Gemeiner Frauenmantel) bewegt sich irgendwo in der Mitte dieser beiden Extreme. Kombinieren wir das unterschiedliche Verhalten dieser drei Arten in Bezug auf die klimatischen Bedingungen, erhalten wir ein kompliziertes Bild von dem was in Zukunft passieren könnte. Zum Glück helfen mathematische Modelle, diese Komplexität zu entflechten und neue Einsichten in Prozesse zu ermöglichen, welche solche Pflanzengemeinschaften steuern.
Neu seit letztem Jahr haben wir an jedem unserer fünf Standorte auch Windmessgeräte. Wir brauchen diese Daten um das Verbreitungspotential der drei Arten zu berechnen. Obwohl die Windmuster an den verschiedenen Standorten sehr heterogen sind, und die Verwendung von Winddaten für die Berechnung des Verbreitungspotentials von Arten in der Ökologie noch nicht sehr lange erforscht wird, sind wir zuversichtlich, dass wir mit unserem Ansatz interessante Muster berechnen können. Jacob Usinowicz, Postdoc in der Levine Gruppe, bearbeitet dieses Projekt, welches von der Stiftung Rübel unterstützt wird.

 

 

 

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