Sporadische Samenproduktion bei mastenden Baumarten

Samenproduktion, Samenausbreitung, Keimung und frühes Wachstum von Pflanzen stellen entscheidende Prozesse dar, die die Struktur von Pflanzenpopulationen sowie die Artenzusammensetzung von Landökosystemen wesentlich mitbestimmen. Viele Baumarten zeigen ausgeprägte jährliche Unterschiede in der Produktion von Samen, wobei verschiedene Intensitäten der Samenproduktion zu beobachten sind, mit Jahren ohne Samenertrag bis hin zu sehr intensiven Samenertragsjahren (Vollmasten). Zeitlich stark variable Samenproduktion tritt in vielen Pflanzenpopulationen synchronisiert über große Gebiete und manchmal auch über Arten hinweg auf. Mastjahre finden sich in borealen, temperierten und tropischen Ökosystemen. Dieses Phänomen hat großes wissenschaftliches Interesse erregt, verschiedene Hypothesen versuchen seine Ursachen und die evolutionären Vorteile, die Pflanzen daraus entstehen, zu erklären. Im Wesentlichen geht man davon aus, dass einerseits das Nahrungsangebot für Samenfresser in Mastjahren plötzlich so stark ansteigt, dass diese nicht alle Samen konsumieren können und andererseits der Anteil erfolgreich bestäubter Blüten in Jahren hoher Blühhäufigkeit größer ist. Grundlage für beide Erklärungsversuche ist eine ausreichende Ressourcenversorgung der Pflanzen – eine solche kann Mastjahre auslösen. Mit der Zunahme von Langzeitstudien von Samenproduktion in terrestrischen Ökosystemen entsteht nun ein neues Bild der zeitlichen Variation von Samenproduktion. Viele dieser Studien belegen die Irregularität der Intervalle und die häufige Produktion von kleinen bzw. moderaten Samenmengen zwischen Mastjahren. Solche sogenannte „Sprengmasten“ würden nach den bisher gängigen Erklärungen eher eine Ressourcenverschwendung von Pflanzen darstellen und weniger eine effiziente Fortpflanzungsstrategie. Das Ziel dieses Antrages ist es daher, die Konsequenzen von zeitlicher und räumlicher Variation in Samenproduktion für die Langzeitpopulationsdynamik von Bäumen zu untersuchen. Wir testen die Hypothese, dass Sprengmasten eine Strategie der Risikostreuung bei Arten mit langen Mastintervallen darstellen um günstige Zeitfenster nach zufällig auftretenden Störungen nutzen zu können, und dass die Langzeitmittel der Häufigkeit von Arten durch Sprengmasten erhöht werden. Wir testen weiters die Hypothese, dass für Baumarten bei denen Samenfraß auftritt, Sprengmasten besonders dann erfolgreich sind, wenn die Samenfresser durch Überangebot von Samen in Mastjahren in Hungerzyklen getrieben werden und die auf Mastjahre folgenden Einbrüche in den Samenfresserpopulationen zu unterdurchschnittlichen Populationsgrößen bei den Samenfressern führen. Die Hypothesen werden durch eine Kombination aus empirischer Forschung zum Samenschicksal mit der Parametrisierung eines räumlich expliziten Baumpopulationsmodells (SORTIE-ND) getestet. Detaillierte Altersverteilungen von jungen Bäumen werden für Urwälder in Österreich und Polen erstellt, in denen die Samenproduktion aus Langzeitdaten bekannt ist. Das Samenschicksal wird durch Markierung und Verfolgung von Samen charakterisiert. Die Kleinsäugerdynamik als Treiber des Samenüberlebens wird mit Hilfe des das MARK Programmes modelliert. Die Untersuchung ist innovativ da sie die bisher negierte Rolle von Sprengmasten für Baumpopulationen mit langen Mastintervallen und die Rolle von zeitlicher Variation von Samenproduktion in der Walddynamik untersucht.