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Samstag, Januar 28, 2023

Rätselhafte Wissenschaftler seit fast 50 Jahren: Rätsel um Namibias Feenzirkel endlich gelöst

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Drohnenbild eines Autos, das durch das NamibRand Nature Reserve fährt, eine der märchenhaften Regionen in Namibia, in der die Forscher Grasgrabungen, Bodenfeuchte- und Infiltrationsmessungen durchführten (April 2022). Bildnachweis: Dr. Stephan Getzin


Unerklärliche Kreise werden laut Forschungen der Universität Göttingen durch Pflanzenwasserstress verursacht, nicht durch Termiten.

Seit fast 50 Jahren rätseln Forscher über die Herkunft der Feenkreise Namibias. Es lief auf zwei primäre Hypothesen hinaus: Entweder waren Termiten dafür verantwortlich, oder Pflanzen schafften es irgendwie, sich selbst zu organisieren. Jetzt haben Forscher der Universität Göttingen haben gezeigt, dass die Gräser in den Feenkreisen kurz nach Regenfällen in der Namib-Wüste starben, aber die Termitenaktivität nicht die kahlen Flecken verursachte.

Stattdessen zeigen kontinuierliche Beobachtungen der Bodenfeuchtigkeit, dass die Gräser, die die Ringe umgeben, das Wasser in ihnen stark erschöpft haben, was höchstwahrscheinlich zur Sterblichkeit der Gräser innerhalb des Kreises beigetragen hat. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Perspektiven in Pflanzenökologie, Evolution und Systematik.


In der Namib, zwischen 80 und 140 Kilometer von der Küste entfernt, gibt es Millionen von Feenkreisen. Diese kreisförmigen Löcher im Grasland sind jeweils einige Meter breit und bilden zusammen ein erkennbares Muster, das kilometerweit zu sehen ist. Die Forscher untersuchten sporadische Regenereignisse in zahlreichen Wüstenregionen und analysierten Gräser, ihre Wurzeln und Triebe sowie potenzielle Termitenwurzelschäden.

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Ein Forscher untersucht das Absterben von Gräsern innerhalb von Feenkreisen auf einem Grundstück in der Nähe von Kamberg in der Namib. Die Aufnahme erfolgte etwa eine Woche nach Regen (März 2020). Quelle: Universität Göttingen

Termiten, winzige Insekten, die in großen Kolonien auf der ganzen Welt leben, wurden oft für den Tod der Gräser verantwortlich gemacht. Die Forscher untersuchten mit großer Sorgfalt die Umstände des Absterbens von Gräsern innerhalb von Feenkreisen direkt nach den Regenfällen, die das neue Wachstum der Gräser auslösten. Zusätzlich installierten sie Bodenfeuchtesensoren in und um die Feenkreise, um den Bodenwassergehalt in 30-Minuten-Intervallen von der Trockenzeit 2020 bis zum Ende der Regenzeit 2022 aufzuzeichnen.


So konnten die Forscher genau erfassen, wie sich das Wachstum der neu entstehenden Gräser um die Kreise herum auf das Bodenwasser innerhalb und um die Kreise herum auswirkte. Sie untersuchten die Unterschiede in der Wasserinfiltration zwischen dem Inneren und Äußeren von Kreisen in zehn Regionen in der Namib.

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Forscher untersuchten das Grassterben innerhalb der Feenkreise in mehreren Regionen der Namib. Die Wurzeln der gelblichen toten Gräser innerhalb der Feenkreise sind genauso lang und unbeschädigt wie die Wurzeln der lebenswichtigen grünen Gräser außerhalb der Kreise. Es gab keine Anzeichen von Termitenaktivität. Bildnachweis: Dr. Stephan Getzin

Die Daten zeigen, dass etwa zehn Tage nach dem Regen die Gräser innerhalb der Kreise bereits abzusterben begannen, während der größte Teil des Innenbereichs der Kreise überhaupt keine Graskeimung aufwies. Zwanzig Tage nach dem Regen waren die kämpfenden Gräser in den Kreisen vollständig tot und von gelblicher Farbe, während die umgebenden Gräser vital und grün waren.

Als die Forscher die Wurzeln der Gräser innerhalb der Kreise untersuchten und sie mit den grünen Gräsern auf der Außenseite verglichen, stellten sie fest, dass die Wurzeln innerhalb der Kreise genauso lang oder sogar länger waren als die außerhalb. Dies deutete darauf hin, dass die Gräser sich auf der Suche nach Wasser um das Wurzelwachstum bemühten. Die Forscher fanden jedoch keine Hinweise darauf, dass Termiten sich von Wurzeln ernähren. Erst fünfzig bis sechzig Tage nach den Regenfällen wurden Wurzelschäden an den abgestorbenen Gräsern sichtbarer.



Dr. Stephan Getzin, Abteilung für Ökosystemmodellierung an der Universität Göttingen, erklärt: „Das plötzliche Fehlen von Gras auf den meisten Flächen innerhalb der Kreise lässt sich nicht durch die Aktivität von Termiten erklären, da für diese Insekten keine Biomasse vorhanden war, von der sie sich ernähren könnten. Aber noch wichtiger ist, dass wir zeigen können, dass die Termiten nicht verantwortlich sind, weil die Gräser sofort nach dem Regen absterben, ohne dass es Anzeichen dafür gibt, dass sich Kreaturen an der Wurzel ernähren.“

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Co-Autor Sönke Holch beim Herunterladen von Daten von einem Datenlogger in der Namib im Februar 2021, als die Gräser ihre maximale Biomasse erreichten. Bildnachweis: Dr. Stephan Getzin

Als die Forscher die Daten zu Schwankungen der Bodenfeuchte analysierten, stellten sie fest, dass der Rückgang des Bodenwassers innerhalb und außerhalb der Kreise nach anfänglichen Regenfällen, als sich die Gräser noch nicht etabliert hatten, sehr langsam war. Als jedoch die umliegenden Gräser gut etabliert waren, war der Rückgang des Bodenwassers nach Regenfällen in allen Bereichen sehr schnell, obwohl es in den Kreisen fast keine Gräser gab, die das Wasser aufnehmen konnten.

Getzin erklärt: „Durch die starke Hitze in der Namib schwitzen die Gräser permanent und verlieren Wasser. Daher erzeugen sie Bodenfeuchtigkeitsvakuum um ihre Wurzeln und Wasser wird zu ihnen gezogen. Unsere Ergebnisse stimmen stark mit denen von Forschern überein, die gezeigt haben, dass Wasser im Boden schnell und horizontal in diesen Sanden diffundiert, selbst über Entfernungen von mehr als sieben Metern.“

Getzin fügt hinzu: „Durch die Bildung stark gemusterter Landschaften aus gleichmäßig verteilten Feenkreisen fungieren die Gräser als Ökosystemingenieure und profitieren direkt von der Wasserressource, die durch die Vegetationslücken bereitgestellt wird. Tatsächlich kennen wir verwandte selbstorganisierte Vegetationsstrukturen aus verschiedenen anderen rauen Trockengebieten der Welt, und in all diesen Fällen haben die Pflanzen keine andere Chance zu überleben, als genau in solchen geometrischen Formationen zu wachsen.“

Diese Forschung hat Auswirkungen auf das Verständnis ähnlicher Ökosysteme, insbesondere im Hinblick auf den Klimawandel, da die Selbstorganisation von Pflanzen negative Auswirkungen der zunehmenden Austrocknung abpuffert.

Literaturhinweis: „Plant water stress, not termite herbivory, verursacht Namibias Feenkreise“ von Stephan Getzin, Sönke Holch, Hezi Yizhaq und Kerstin Wiegand, 20. Oktober 2022, Perspektiven in Pflanzenökologie, Evolution und Systematik.
DOI: 10.1016/j.ppees.2022.125698

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. 




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