Von Artmerkmalen zur Walddynamik - Ein Nischendetektor für hyperdiverse Tropenwälder

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Für ein Verständnis der Nischenprozesse, die tropische Wälder strukturieren, ist ein Verständnis der ökologischen Strategien hunderter koexistierender Baumarten unabdingbar, die sich in ihren funktionellen Merkmalen, demografischen Raten und Ressourcennutzung unterscheiden. Mein Ziel ist zu quantifizieren, wie funktionelle Merkmale der Baumarten die Demografie und Ressourcennutzung bestimmen, und wie sich die ökologischen Unterschiede zwischen den Arten auf Walddynamik und Koexistenz auswirken. Dafür werde ich demografische Raten und ihre Sensitivität gegenüber Licht- und Wasserverfügbarkeit zu funktionellen Merkmalen von >250 Baumarten von Barro Colorado Island (BCI), eines der bestuntersuchten Tropenwälder der Welt, in Beziehung setzen. Das heterogene räumliche Muster der Bodenfeuchte soll mithilfe eines dichten Netzes neuer Messungen extrapoliert werden, und hierarchische Bayessche Modelle sollen den relativen Einfluss von Lichtverfügbarkeit (aus Kronenzensusdaten) und Bodenfeuchte auf demografische Raten bestimmen sowie Schlüsselmerkmale identifizieren, die diesen steuern. Um die Konsequenzen der ökologischen Artunterschiede für emergente Eigenschaften des Waldes abzuschätzen, werden die so gewonnenen Informationen in ein strukturell-realistisches Waldmodell integriert. Es wird ein neuartiger Modellierungsansatz verwendet, der die hochdimensionale Charakterisierung der Allometrie und Demografie einzelner Baumarten auf wenige Trade-off-Achsen reduziert, die die kontinuierliche (und maximale) Variation der ökologischen Strategien zwischen den >250 Baumarten beschreibt. Mit dem validierten Modell werden Simulationsexperimente durchgeführt, die Antworten auf Schlüsselfragen der Tropenwaldökologie geben sollen, z.B. Wie steuern Interaktionen von Licht und Bodenfeuchte die Waldsukzession und Habitatassoziationen? Welche Strategieachse hat die größte Bedeutung für die Koexistenz und welche Nischendimension(en) repräsentiert sie? Das Modell wird der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Anwendung und Weiterentwicklung zur Verfügung gestellt. Es werden funktionelle Schlüsselmerkmale identifiziert, die in weniger gut erforschten Wäldern prioritär gemessen werden sollten, um eine erste Schätzung demografischer Parameter zu ermöglichen. In der Zukunft könnte der Trade-off-Achsen-Ansatz eine Modellanwendung in anderen Wäldern erleichtern und einen Schritt hin zur Integration kontinuierlicher ökologischer Strategien tropischer Bäume und der Konkurrenz um Ressourcen in dynamische globale Vegetationsmodelle darstellen.