Karsten Wesche, Dr. rer. nat.

Überleben von Pflanzen in Wüstensteppen der südlichen Mongolei - Ökologie von Gesellschaften, Tier-Pflanze-Interaktionen und Populationen

Habilitationsschrift zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium habilitatus (Dr. rer. nat. habil.) vorgelegt der Naturwissenschaftlichen Fakultät I der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Beschlußdatum 19.07.2007

Abstract
Grasländer gehören zu den flächenmäßig wichtigsten Biomen der Erde, unterliegen aber auch besonders intensiver Landnutzung. Allein in der Mongolei werden 1,3 Mio. km2 Steppen in nomadischer Viehhaltung genutzt, wobei vor allem für die feuchteren Gebiete im Norden und in der Mitte des Landes massive Degradation beschrieben wurde. Vorliegende Arbeit fasst Untersuchungen aus den Trockengebieten des Südens zusammen, in denen weniger der anthropo-zoogene Einfluss als vielmehr die Wasserverfügbarkeit der entscheidende Faktor ist (mittlerer Jahresniederschlag <150 mm). Die Arbeit gliedert sich in drei Teile:
a) Gesellschaften: Die Flora und Vegetation der wichtigsten Schutzgebiete im Süden der Mongolei wird erstmals umfassend beschrieben und in einer Vegetationskarte dargestellt. Paläoökologische Untersuchungen geben Hinweise auf ehemals ausgedehnte Wälder in den trockenen Hochgebirgen.
b) Interaktionen: Experimente zeigen, dass der direkte Einfluss von Nutztieren auf die Vegetation der Trockengebiete gering ist, sie sind allerdings für eine Verlagerung von Nährstoffen aus den Steppen zu den Übernachtungsplätzen verantwortlich. Auch Kleinsäuger verlagern Nährstoffe und wirken so als ecosystem engineers. Die Nährstoffverlagerungen sind von Bedeutung, denn ein Düngungsexperiment zeigt, dass selbst im dem vorherrschenden trockenen Klima Pflanzenwachstum nährstofflimitiert ist.
c) Populationen: Mehrjährige Pflanzen dominieren hinsichtlich der Artenzahl und Biomasse deutlich in den Gesellschaften. Im Gegensatz zu den kurzlebigen Arten zeigen ihre Samen keine Dormanzen und keimen opportunistisch bei (den seltenen) günstigen Bedingungen. Ungunstphasen können wie bei dem Kriechwacholder Juniperus sabina durch u.U. über Jahrhunderte andauerndes klonales Wachstum überlebt werden. Die endemischen Arten der südlichen Mongolei zeigen eine gemischte Reproduktionsstrategie, in der sexuelle und vegetative Vermehrung gemeinsam vorkommen. Obwohl zurzeit kein Rückgang dieser insgesamt seltenen Endemiten zu beobachten ist, zeigen ihre Populationen doch eine isolationsbedingt starke bis sehr starke genetische Strukturierung.

Grasslands are among the world's most spatially extensive but also most threatened biomes. Mongolia alone has some 1.3 Mio. km2 of intensively grazed rangelands, and severe degradation has been described for the central and eastern parts of the country. The present thesis summarises new data from rangelands of southern Mongolia, where availability of water (mean annual precipitation <150 mm) is a more important factor for the vegetation than impact by humans and their livestock. The thesis has three parts:
a) Communities: A first comprehensive inventory of the flora and vegetation of the main nature reserves in southern Mongolia is given and a new vegetation map is presented. A paleoecological study indicates that forests were once more widespread even in the dry mountains of the Gobi.
b) Interactions: Experiments demonstrate that the direct impact of livestock on plant community composition is limited. Livestock, however, triggers large-scale nutrient translocation from the steppes to some small high-impact points. Small mammals also translocate nutrients and concentrate them on their burrows thereby acting as ecosystem engineers. A fertilisation experiment shows that nutrient translocation is important because plant growth is apparently constrained by nutrient limitation even though the overall climate is arid and water should be the decisive factor.
c) Populations: Perennial plants dominate in terms of richness and abundance. Unlike annuals, they show no evidence for seed dormancy and seeds apparently germinate whenever conditions happen to be suitable. Unfavourable periods are survived by clonal persistence which can last for hundreds of years as shown by the prostrate Juniperus sabina. The endemic plants of southern Mongolia show similarly mixed reproduction strategies with clonal and sexual recruitment occurring. Although there is no evidence of their populations actually shrinking, populations nonetheless show pronounced to very pronounced genetic structuring which is related to the strong isolation of suitable habitats.

Keywords:
Beweidung, Halbwüsten, Keimung, Kleinsäuger, Naturschutz, Populationsgenetik, Vegetationsgeschichte, Zentralasien

Central Asia, germination, grazing, nature conservation, population genetics, small mammals, semi-desert, vegetation history

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Inhaltsverzeichnis
Front page, Contents, Organization of the thesis, List of publications relevant for the thesis (1, I-VI)
1 Introduction: The relevance of research in dry Central Asian grasslands (7-15)
2 Study region (16-25)
3 Communities: Flora and Vegetation (26-40)
4 Plant-animal interactions: Impact of livestock and small mammals (41-58)
5 Populations: Population ecology of selected plant species (59-77)
6 Short summary of the entire thesis (78)
Appendix