Forschungsschwerpunkte

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- Waldökologie
- Biodiversitätsforschung
- Naturschutz
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- Selbstorganisation von Pflanzen

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Neue Forschungsergebnisse zum Ursprung der Feenkreise in Namibia

PPEES2024 Getzin, S. & Yizhaq, H. (2024) Desiccation of undamaged grasses in the topsoil causes Namibia’s fairy circles – Response to Jürgens & Gröngröft (2023). Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 63, 125780.
Fig1_PNAS_2023_206Bennett, J.J.R., Bera, B.K., Ferré, M., Yizhaq, H., Getzin, S. & Meron, E. (2023) Phenotypic plasticity: A missing element in the theory of vegetation pattern formation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120, e23115281.


CNN_kleinGetzin, S., Holch, S., Yizhaq, H. & Wiegand, K. (2022) Plant water stress, not termite herbivory, causes Namibia’s fairy circles. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 57, 125698.





Informationen über Feenkreise können auf der Webseite www.fairy-circles.info gefunden werden.

Mit unserer Publikation Plant water stress, not termite herbivory, causes Namibia’s fairy circles fassen wir die Ergebnisse umfangreicher Feldarbeiten in der Namib während der Regenzeiten 2020 bis 2022 zusammen. Erstmalig haben wir 500 Gräser in vier Regionen der Namib systematisch ausgegraben, um den zeitlichen Ablauf des Absterbens der jungen Gräser in Feenkreisen zu untersuchen. Die absterbenden Gräser in den Feenkreisen hatten ein deutlich größeres Wurzel-zu-Spross-Verhältnis als die vitalen Gräser in der Matrix. Dies ist ein starkes Indiz dafür, dass sie aufgrund von Wasserstress abstarben, da die austrocknenden Gräser Biomasseressourcen in Wurzeln investierten, um die tieferen Bodenschichten mit mehr Feuchtigkeit zu erreichen. Die frisch gekeimten Gräser mit ihren 10 cm langen Wurzeln sterben nach Regenfällen aufgrund von Wassermangel schnell ab, weil diese kleinen Pflanzen die höhere Bodenfeuchtigkeit, die nur in tieferen Bodenschichten zu finden ist, nicht erreichen und nutzen können. Die obersten 10 cm des Bodens innerhalb der Feenkreise sind sehr anfällig für Austrocknung. Es handelt sich also um eine „Todeszone“, in der die jungen grünen Gräser nicht überleben können. Unsere kontinuierlichen Bodenfeuchtemessungen in und um die Feenkreise zeigen, dass die vitalen Matrixgräser außerhalb der Kreise das Bodenwasser stark aus dem Inneren der Feenkreise abziehen, denn die Bodenfeuchtigkeit innerhalb der Feenkreise nahm nur dann schnell ab, wenn sich nach Regenfällen grüne Gräser in der Umgebung etablierten. Wenn sich aber nach den allerersten Regenfällen noch keine Gräser etabliert hatten, sank das Bodenwasser innerhalb der Feenkreise nicht so schnell. Das schnelle Absterben der keimenden Gräser innerhalb der Feenkreise in mehreren Regionen der Namib ist also auf Wasserstress und Austrocknung der Pflanzen zurückzuführen. Die großen und konkurrenzstärkeren Gräser um die Kreise herum konstruieren die Vegetationslücken aktiv und profitieren von diesen zusätzlichen Wasserreservoirs durch weitreichende Diffusion von Bodenwasser.

Diese Selbstorganisation der Gräser wird dabei durch die sehr hohe Wasserleitfähigkeit des grobkörnigen Sandes der Feenkreise unterstützt, denn bei einer Feuchte von über 8% des Bodenvolumens ermöglichen die bodenphysikalischen Bedingungen das Absaugen des Wassers aus dem Feenkreis. Unsere publizierten Messdaten aus 20 cm Tiefe im Feenkreis zeigen, dass die Bodenfeuchte sieben bis vierzehn Tage nach typischen Regenfällen immer zwischen rund 9% und 13% lag (siehe Tabelle 3). Vom Tag des Regens bis zwanzig Tage später lag der Wassergehalt im Boden zwischen 18% und über 8% in den Regenjahren 2021 und 2022. Somit ist rein bodenphysikalisch eine sehr hohe Wasserleitfähigkeit nach außen zu den Gräsern gegeben, die noch verstärkt wird durch das aktive Ansaugen des Wassers über die Graswurzeln und den damit einhergehenden Konzentrationsgradienten in der Bodenfeuchte. Insbesondere die mehrjährigen, schnell ergrünenden großen Randgräser um die Peripherie der Feenkreise saugen das Wasser aufgrund ihres Konkurrenzvorteils stark ab. Dies bewirkt nach zehn bis zwanzig Tagen ein schnelles Austrocknen der obersten Bodenschicht, wo die jungen Gräser mit ihren 10 cm langen Wurzeln im Feenkreis absterben. Die Tatsache, dass Feenkreise in den unteren Bodenschichten unterhalb von 30 cm und insbesondere unterhalb von 50 cm bis 100 cm Tiefe lange Zeit eine große Menge an Wasser speichern, ist für die schnell absterbenden Keimlinge in den oberen 10 cm des Bodens irrelevant. Das liegt daran, dass vor allem die konkurrenzstarken Gräser am Rand der Kreise von dieser tiefen Wasserquelle über Meter hinweg profitieren, wie auch Gras-Halos mit deutlichen Biomassegradienten um Feenkreise zeigen. Diese ordnen sich rund an, denn von allen geometrischen Formen hat ein Kreis das kleinste Umfang-zu-Flächen-Verhältnis. Somit profitiert jede Einzelpflanze auf dem Feenkreis-Umfang maximal von der Wasserquelle aus größeren Tiefen.

Unsere in PPEES publizierten Daten zeigen auch, dass die absterbenden Gräser innerhalb der Feenkreise sogar längere Wurzeln hatten als die vitalen Gräser außerhalb, weil sie ihre Ressourcen in die Erschließung von Bodenwasser aus tieferen Schichten investierten. Unsere zahlreichen Bildvergleiche von Pflanzenwurzeln abgestorbener und vitaler Gräser zeigen ebenso, dass es keinen Wurzelfraß durch Termiten gab, da die verwelkenden Gräser innerhalb der Feenkreise völlig unbeschädigt waren, als sie anfänglich starben. Daher kann Termitenherbivorie weder das Absterben der Gräser erklären, noch könnte eine solche Konsumierung von Biomasse erklären, warum die absterbenden Gräser im Inneren der Kreise sogar signifikant längere Wurzeln hatten als die grünen und vitalen Gräser außerhalb in der umgebenden Matrix. In unserer neuen Studie betonen wir auch, dass „keine Termitenindividuen oder -nester unter oder in der Nähe der ausgegrabenen Gräser gefunden wurden“. Mehrere unabhängige Feenkreis-Forscher erklärten in The New York Times , dass unsere neue Forschung „schlüssig“ zeigt, dass „entgegen der landläufigen Meinung Termitenaktivität die Feenkreise nicht verursacht“. Die Ergebnisse wurden auch in der Publikation Solving the fairy circle mystery using scientific evidence zusammengefasst, die von Conservation Namibia und der Namibian Chamber of Environment veröffentlicht wurde.

In Zeiten des Klimawandels und anhaltender Dürreperioden interessieren sich Forscher zunehmend für die Fähigkeit von Pflanzen, sich selbst zu organisieren und knappe Ressourcen umzuverteilen, wie Medienberichte von CNN und The Washington Post gezeigt haben. In diesem Bestreben sind die Feenkreise ein leuchtendes Beispiel und könnten in Zukunft weitere Forschungen zu diesem Thema inspirieren.


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Publications [with PDF]

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