Bodensamenbank - Soil seed bank

Dieser Artikel befasst sich mit natürlichen Saatgutdepots. Für andere Verwendungen siehe Seed Bank (Begriffsklärung) .

Die Bodensamenbank ist die natürliche Speicherung von Samen , die häufig im Boden der meisten Ökosysteme ruhen . Die Untersuchung der Bodensamenbanken begann 1859, als Charles Darwin die Entstehung von Sämlingen anhand von Bodenproben vom Grund eines Sees beobachtete. Die erste wissenschaftliche Arbeit zu diesem Thema wurde 1882 veröffentlicht und berichtete über das Vorkommen von Samen in verschiedenen Bodentiefen. Unkrautsamenbanken wurden aufgrund ihrer wichtigen wirtschaftlichen Auswirkungen in der Agrarwissenschaft intensiv untersucht . Andere Bereiche, die sich für Bodensamenbanken interessieren, sind die Regeneration und Wiederherstellung der Waldökologie .

Hintergrund

Viele Taxa wurden nach der Langlebigkeit ihrer Samen in der Bodensamenbank klassifiziert. Samt von transienter Spezies lebensfähig bleibt in der Bodensamenbank nur auf die nächste Gelegenheit zu keimen , während Samen von persistenten Arten länger als die nächste Gelegenheit, oft überleben können viel länger als ein Jahr. Arten mit Samen, die länger als fünf Jahre im Boden lebensfähig bleiben, bilden die langfristig persistente Samenbank, während Arten, deren Samen im Allgemeinen innerhalb von ein bis fünf Jahren keimen oder sterben, als kurzfristig persistent bezeichnet werden. Eine typische langfristig persistente Art ist Chenopodium album (Lambsquarters); Die Samen bleiben gewöhnlich bis zu 40 Jahre und in seltenen Situationen bis zu 1.600 Jahre im Boden lebensfähig. Eine Art, die überhaupt keine Bodensamenbank bildet (mit Ausnahme der Trockenzeit zwischen der Reifung und dem ersten Herbstregen), ist Agrostemma githago (Corncockle), ein früher weit verbreitetes Getreidekraut.

Samen Langlebigkeit

Getrocknete Lotus-Samen.

Die Lebensdauer der Samen ist sehr unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren ab. wenige Arten überschreiten 100 Jahre. In typischen Böden kann die Lebensdauer der Samen von nahezu Null (unmittelbar beim Erreichen des Bodens oder sogar vorher keimend) bis zu mehreren hundert Jahren reichen. Einige der ältesten noch lebensfähigen Samen waren die von Lotus ( Nelumbo nucifera ), die im Boden eines Teiches begraben gefunden wurden; Diese Samen wurden nach Kohlenstoffdatierung auf etwa 1.200 Jahre geschätzt.

Einer der am längsten laufenden Versuche zur Lebensfähigkeit von Bodensamen wurde 1879 von James Beal in Michigan gestartet . Das Experiment umfasste das Begraben von 20 Flaschen mit 50 Samen von 21 Arten. Alle fünf Jahre wurde eine Flasche jeder Art entnommen und auf einem Tablett mit sterilisiertem Boden gekeimt, das in einer Wachstumskammer aufbewahrt wurde. Später, nachdem die Verantwortung für die Durchführung des Experiments an die Hausmeister delegiert worden war, wurde der Zeitraum zwischen den Abrufen länger. Im Jahr 1980 wurden mehr als 100 Jahre nach dem Versuch begonnen, Samt von nur drei Arten , um zu keimen beobachtet wurden: Motten mullein ( Verbascum blattaria ), gemeinsame mullein ( Verbascum Thapsus ) und Malve ( Malva neglecta ).

Umweltbedeutung

Bodensamenbanken spielen eine wichtige Rolle in der natürlichen Umwelt vieler Ökosysteme. Zum Beispiel ist die rasche Vegetation von Standorten, die durch Waldbrände, katastrophales Wetter, landwirtschaftliche Betriebe und Holzernte gestört wurden, größtenteils auf die Bodensamenbank zurückzuführen. Waldökosysteme und Feuchtgebiete enthalten eine Reihe spezialisierter Pflanzenarten, die persistente Bodensamenbanken bilden.

Vor dem Aufkommen von Herbiziden, einem guten Beispiel für eine persistierende Samenbankart, war Papaver Rhoeas auf landwirtschaftlichen Feldern in Europa manchmal so häufig anzutreffen, dass es für eine Ernte gehalten werden konnte.

Das Fehlen einer Bodensamenbank behindert die Bildung von Vegetation während der Primärfolge , während das Vorhandensein einer gut sortierten Bodensamenbank die rasche Entwicklung artenreicher Ökosysteme während der Sekundärfolge ermöglicht .

Bevölkerungsdichte und Vielfalt

Die Sterblichkeit von Samen im Boden ist einer der Schlüsselfaktoren für die Persistenz und Dichteschwankungen von Pflanzenpopulationen, insbesondere bei einjährigen Pflanzen. Studien zur genetischen Struktur von Androsace septentrionalis- Populationen in der Samenbank im Vergleich zu etablierten Pflanzen zeigten, dass die Diversität innerhalb der Populationen unter der Erde höher ist als über der Erde.

Es gibt Hinweise darauf, dass Mutationen für Arten, die eine persistente Samenbank bilden, wichtiger sind als solche mit nur vorübergehenden Samen. Die Zunahme des Artenreichtums in einer Pflanzengemeinschaft aufgrund einer artenreichen und reichlich vorhandenen Bodensamenbank wird als Speichereffekt bezeichnet .

Arten von Striga (witchweed) bekannt sind einige der höchsten Samendichten in dem Boden zu verlassen , im Vergleich zu anderen Pflanzengattungen ; Dies ist ein wichtiger Faktor, der ihr invasives Potenzial unterstützt. Jede Pflanze kann zwischen 90.000 und 450.000 Samen produzieren, obwohl ein Großteil dieser Samen nicht lebensfähig ist. Es wurde geschätzt, dass nur zwei Hexenkraut genug Samen produzieren würden, um eine Samenbank nach saisonalen Verlusten wieder aufzufüllen.

Assoziierte Ökosystemprozesse

Der Begriff Boden Diaspor Bank kann wie auf nicht-blühende Pflanzen verwendet werden , Farne und Moose .

Zusätzlich zu Samen haben mehrjährige Pflanzen vegetative Vermehrungen , um die Bildung neuer Pflanzen, die Migration in neuen Boden oder die Wiederherstellung nach der Abtötung zu erleichtern. Diese Propagula werden zusammenfassend als "Bodenknospenbank" bezeichnet und umfassen ruhende und zufällige Knospen auf Stolonen , Rhizomen und Zwiebeln .

Die Beziehung zwischen Bodensamenbank und oberirdischer Vegetation

Die Bodensamenbank ist eine wichtige Brutquelle für die Wiederherstellung der Vegetation und der artenreichen Vegetation, da sie Erinnerungen an die vergangene Vegetation liefert und die Struktur der zukünftigen Bevölkerung darstellt. Die Bodensamenbank unterschied sich nicht sehr in der Gesamtsamendichte oder der Artenvielfalt, und es gab nur einen geringen relativen Zusammenhang zwischen der Artenzusammensetzung der Samenbank und der Zusammensetzung der oberirdischen Vegetation. Diese beiden Tatsachen könnten zu dem Schluss führen, dass die Artenzusammensetzung der oberirdischen Vegetation und der Bodenbank unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus ist es ein wichtiger Punkt, dass die Beziehung zwischen der Bodensamenbank und dem ursprünglichen Potenzial zur Messung des Revegetationspotenzials. In gefährdeten Lebensräumen wie Wattenmeer können seltene und vom Aussterben bedrohte Arten in hoher Dichte innerhalb der Bodensamenbank vorkommen und zwischen 50 Jahren oder einem Jahrhundert überleben.

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