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Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften

Lehrstuhl Pflanzenökologie - Prof. Dr. Steven Higgins

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Aktuelle Forschungsthemen

Die Ökologie von Artverbreitungen

Aktuelle Forschungsthemen

 

Die Artverbreitungsmodellierung (Species Distribution Modelling; SDM) hat zum Ziel, Daten über die Verbreitung von Arten zu nutzen, um die Einflüsse auf die Verbreitung von Arten zu verstehen und um die potentielle zukünftige Verbreitung von Arten vorherzusagen. In unserer Forschung versuchen wir mehr biologische Details in solche Modelle einzuarbeiten (siehe diese Übersicht Higgins et al. 2012, Journal of Biogeography). Insbesondere haben wir das Thornley Transport Resistance-Modell (ein Modell, das Wachstum und Allokation von Pflanzen simuliert) für Artverbreitungsmodellierung angepasst (siehe Higgins et a. 2012, Journal of Biogeography). Dieses Modell beschreibt nicht nur Artverbreitungen gut, sondern hat sich als überraschend nützlich herausgestellt. Zum Beispiel konnten wir das Modell benutzen um zu verstehen, warum manche Arten invasiv werden, während andere dies nicht schaffen (siehe Higgins and Richardson 2014, PNAS).

 

 

Die Ökologie von Biomen

Aktuelle Forschungsthemen

 

Biome sind Hauptvegetationsformen, die aufgrund gemeinsamer struktureller und funktioneller Eigenschaften anstatt floristischer Artenzusammensetzung definiert sind. Neue Forschungsergebnisse haben verdeutlicht, dass dieselben Biom verschiedener floristischer Herkunft sehr unterschiedlich auf den Klimawandel reagieren können. Wir haben gezeigt, dass dies daran liegt, dass die funktionellen und strukturellen Eigenschaften mancher Biome stärker durch ihre evolutionäre Vergangenheit beeinflusst werden als durch Selektion (siehe Moncrieff et al. 2014, Global Ecology and Biogeography). Und tatsächlich sehen wir an den klimatischen Profilen der Biome der Welt, dass diese nicht gut durch das Klima abgegrenzt werden (Moncrieff, Hickler and Higgins 2015, Global Ecology and Biogeography). Wir haben eine neue funktionelle Definition der Biome vorgeschlagen, die einige dieser Probleme umgeht (Higgins et al. 2016, Global Change Biology). Dieses Paper baut auf Analysen globaler Blattphänologie-Muster auf (z.B. Buitenwerf, Rose and Higgins, 2015 Nature Climate Change).

 

 

Dynamische globale Vegetationsmodelle (DGVMs)

Aktuelle Forschungsthemen

 

Das Ziel dynamischer globaler Vegetationsmodelle ist es, anhand biophysikalischer Prinzipien vorherzusagen, wie die Vegetation durch Klima, Böden und Störungen beeinflusst wird. Wir haben 2009 ein DGVM entwickelt (das wir aDGVM genannt haben, Scheiter and Higgins 2009, Global Change Biology), das eine bessere Repräsentation ermöglichte, wie Feuer und Pflanzen interagieren. Wir haben dieses Modell benutzt um die Zustände der potentiellen zukünftigen Vegetation in Afrika und Australien zu erforschen (z.B. Scheiter et al. 2015, New Phytologist). Einige Jahre später sind wir auf die Entwicklung eines Trait-basierten DGVM umgestiegen (welches wir aDGVM2 genannt haben). aDGVM2 ermöglicht, dass individuelle Pflanzentraits innerhalb von Simulationsdurchläufen evolvieren (siehe Scheiter, Langan and Higgins 2013, New Phytologist für einen Überblick). Im Grunde genommen zwingt dies den Modellentwickler sich mehr auf die Tradeoffs zwischen Traits zu konzentrieren als auf die Traitwerte an sich. Obwohl dies den Prozess der Modellparametrisierung erheblich vereinfacht, fordert es unser Verständnis fundamentaler Trade-offs in der Ökologie heraus: Dies wiederum setzt Prioritäten für empirische Arbeiten. Mit DGVMs zu arbeiten ist eine ernüchternde Erfahrung, da es einen mit der Tatsache konfrontiert, dass unser Vermögen, die Pflanzengesellschaften vorherzusehen, die sich bei einer Klimaänderung bilden/formieren werden, rudimentär ist (siehe Higgins 2017, Ecosystems). Unsere Arbeit mit dem aDGVM2 stellt einen Versuch dar, den „Assembly Process“ (die Vorgänge, wie sich eine Pflanzengesellschaft zusammenfügt) mithilfe eines Trait-basierten Ansatzes zu modellieren, der sich in erster Linie auf Trade-offs zwischen Traits und kompetitive Interaktionen zwischen den Arten konzentriert.

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