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dc.contributor.advisor Leuschner, Christoph Prof. Dr.
dc.contributor.author Brambach, Fabian
dc.date.accessioned 2019-10-28T09:59:40Z
dc.date.available 2019-10-28T09:59:40Z
dc.date.issued 2019-10-28
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1289-C
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 570 de
dc.title Diversity, composition, and biogeography of trees in tropical mountain forests of Sulawesi, Indonesia de
dc.type doctoralThesis de
dc.contributor.referee Leuschner, Christoph Prof. Dr.
dc.date.examination 2019-06-25
dc.description.abstractger Menschliche Aktivitäten bedrohen zunehmend die Unversehrtheit der Ökosysteme auf der Erde. Eine wichtige Voraussetzung für erfolgreiche Naturschutzmaßnahmen ist ein angemessenes Verständnis der einzelnen Ökosysteme und der sie ausmachenden Organismen. Bisher bestehen jedoch beträchtliche Wissenslücken, unter anderem darüber wie viele Arten existieren und wie diese heißen (Linnéisches Defizit), wie diese Arten geographisch (Wallaceisches Defizit) und ökologisch (Hutchinsonisches Defizit) verbreitet sind und wie häufig die Arten sind (Prestonisches Defizit) sowie über ihre evolutionäre Geschichte (Darwinisches Defizit). Zahlreiche Methoden stehen zur Verfügung um diese Wissenslücken zu füllen; ein zweifellos entscheidender Ansatz ist Feldforschung in tropischen Hinterlandregionen, wo reiche Biodiversität, große Wissenslücken, und oft auch unmittelbar bevorstehende Bedrohungen der natürlichen Habitate zusammenfallen. Die indonesische Insel Sulawesi im Zentrum des malesichen Archipels ist ein Besipiel für solche Hinterlandregionen. Ihre großen und relativ ungestörten tropischen Bergwaldgebiete beherbergen eine reiche und biogeographisch einzigartige, gleichzeitig aber schlecht erforschte Flora. Mit dieser Dissertation beabsichtige ich zu einem besseren Verständnis über die Ökologie von Sulawesi’s tropischen Bergwäldern und ihrer Baumflora im Kontext von Umweltfaktoren und evolutionärer Geschichte beizutragen. Dafür habe ich umfangreiche plotbasierte Feldarbeiten im Lore Lindu Nationalpark in Zentralsulawesi durchgeführt und dabei besonderes Augenmerk auf die gründliche Bestimmung der gefundenen Baumarten gelegt. In den einzelnen Kapiteln befasse ich mich mit den oben genannten Wissenslücken oder Defiziten. In den Kapiteln 1–3 versuche ich das Linnéische Defizit zu verringern indem ich sieben neue, für Sulawesi endemische Baumarten beschreibe und Information über deren Verbreitung, Ökologie und Gefährundsstatus beisteuere. Die Artbeschreibungen liefern darüber hinaus die notwendige Basis für die weiterführenden Analysen der späteren Kapitel. Kapitel 1 enthält die Beschreibugn von Magnolia sulawesiana (Magnoliaceae), eine neue Magnolienart aus den hochmontanen Bergwäldern Sulawesis, sowie einen Bestimmungsschlüssel für alle zehn Arten der Gattung, die auf der Insel vorkommen. Eine weitere montane Art, Elaeocarpus firdausii (Elaeocarpaceae) aus der artenreichen und hauptsächlich australasiatischen Gattung Elaeocarpus wird in Kapitel 2 beschrieben. Im dritten Kapitel, schlage ich fünf neue Arten der Gattung Syzygium (Myrtaceae) vor, einer der größten Gattungen holziger Pflanzen weltweit. Obwohl die Gattung weit verbreitet, artenreich und often ökologische dominant ist, bestehen beträchtliche Lücken in der Taxonomie von Syzygium auf Sulawesi; pflanzensystematische Arbeit ist daher dringend geboten. Die fünf neuen Arten sind Syzygium balgooyi, Syzygium contiguum, Syzygium devogelii, Syzygium eymae, and Syzygium galanthum. In Kapitel 4 untersuche ich die Muster von Baumartendiversität, -endemismus und -zusammensetzung entlang von ökologischen Gradienten (Meereshöhe und Bodeneigenschaften). Ich zeige, dass die Artenvielfalt in Sulawesi zumindest auf Plotebene der anderer Regionen in Malesien ähnlich ist und dass sie linear mit der Meereshöhe abnimmt. Über 25% der gefundenen Baumarten sind Neufunde für (Zentral-) Sulawesi oder unbeschriebene Arten; ein klarer Hinweis auf die mangelnde botanische Kenntniss über die Region. Der in dieser Studie gefundene Anteil endemischer Arten ist deutlich höher als Schätzungen vorheriger Arbeiten, vor allem in den höher gelegenen Waldgesellschaften. Die Waldgeschellschaften werden vor allem durch die Meereshöhe bestimmt und können in drei floristisch-verschiedene Höhenzonen eingeteilt werden; Bodeneigenschaften spielen im Vergleich zu Meereshöhe eine untergeordnete Rolle. Ich lege besonderes Augenmerk auf kleine, im-Unterstand-wachsende Baumarten; eine Gruppe, die in den meisten forstlichen oder botanischen Inventuren vernachlässigt wird, und hebe den bedeutenden Beitrag dieser Gruppe zum lokalen Baumartenpool hervor. Angesichts von Sulawesi’s geographischer Lage und geologischer Geschichte muss die Baumflora der Insel in einem weiteren räumlichen und zeitlichen Kontext betrachtet werden, der Asien und Australien beinhaltet. Daher weite ich den Blickwinkel in Kapitel 5 und betrachte das Darwinische Defizit, das unzureichende Wissen über die Evolutionsgeschichte der Baumarten Malesiens. Der zentrale Teil Malesien entstand in den letzten 20–25 Millionen Jahren und erst seitdem haben Pflanzenarten Malesien von Asien und von Australien aus besiedelt. Dieser Vorgang wird malesischer floristischer Austausch (Malesian Floristic Interchange) genannt. Ich habe meine Daten aus Zentralsulawesi und solche von publizierten Studien aus anderen malesischen Gebieten verwendet und die geographische Herkunft der Abstammungslinien aller Bäume in dem vereinten Datensatz mithilfe von phylogenetischen Studien und Fossilfunden ermittelt. Anschließend habe ich die relative Abundanz der aus Asien bzw. Australien stammenden Bäume pro Plot mit Umweltfaktoren in Verbindung gesetzt um zu zeigen, dass der Besiedlungserfolg malesicher Bäume stark von den zur Verfügung stehenden Habitaten bestimmt wird. Die Ergebnisse zeigen einen höheren Anteil australischer Baumarten und -individuen mit steigender Meereshöhe, auf ultrabasichem Gestein, und östlich der Wallace-Linie. Der Zusammenhang ist für Individuen stärker ausgeprägt, so dass montane Wälder und solche auf ärmeren Böden in Malesien meist von aus-Australien-stammenden Baumarten dominiert werden. Diese Muster stehen im Zusammenhang mit der klimatischen und biogeographischen Geschichte Malesiens und zeigen, dass Ähnlichkeiten der Umweltfaktoren von Quellen- und Senkenhabitaten zu einem großen Teil den Besiedlungserfolg während des malesischen floristischen Austausches bestimmt haben. Zusammengefasst zeige ich, dass die Regenwälder Sulawesis eine artenreiche und einzigartige Baumflora aufweisen, die durch einen hohen Anteil im-Waldesinneren-wachsender, kleinwüchsiger Arten und Endemiten geprägt ist, von denen viele noch nicht entdeckt und beschrieben worden. Submontane Waldgesellschaften warden von asiatischen Baumabstammungslinien dominiert während die hochmontane Wäldern vor allem aus Bäumen australischen Abstammungslinien und vieler endemischer Arten zusammengesetzt sind. Obwohl diese hochmontanen Waldgesellschaften weniger artenreich als Tieflandregenwälder sind, haben sie daher einen hohen Wert für den Naturschutz. Gleichzeitig gehören sie nach wie vor zu den am wenigsten erforschten Ökosystemen in Malesien. Ich hoffe, dass ich mit dieser Dissertation unsere Wissenslücken über Sulawesi’s Bäume und Wäldern verkleinern konnte, weise aber darauf hin, das seine systematische Inventur der Pflanzenarten sowie ihrer funktionellen Merkmale und phylogenetischen Verwandschaftsverhältnisse unabdingbar ist um unser grundlegendes Verständnis über biologische Diversitätsmuster in Sulawesi zu verbessern. de
dc.description.abstracteng Human activities are increasingly threatening the integrity of Earth’s ecosystems. For successful conservation measures, one necessary prerequisite is an adequate level of understanding about the ecosystems and their constituting organisms. Currently, however, there are considerable deficits in our knowledge about which and how many species exist (Linnean shortfall), where these species are distributed geographically (Wallacean shortfall) and ecologically (Hutchinsonian shortfall), how abundant they are (Prestonian shortfall), and their evolutionary histories (Darwinian shortfall), among others. Many methods are available to fill these existing knowledge gaps but one of the undoubtedly crucial approaches is work on the ground in tropical hinterland regions, where high levels of biodiversity, important knowledge gaps, and often imminent threats to natural habitats coincide. One example for such a hinterland region is the Indonesian island of Sulawesi in the centre of the Malesian archipelago, whose large portions of relatively undisturbed tropical mountain forests harbour a rich and biogeographically unique, yet poorly known flora. With his thesis, I aim to contribute to a better understanding of the ecology of Sulawesi’s tropical mountain forest and its tree flora in relation to environmental factors and evolutionary history. To do so, I conducted extensive plot-based field work in the Lore Lindu National Park in Central Sulawesi, putting special emphasis on rigorous species identification. In the different chapters, I address the specific knowledge gaps or shortfalls outlined above. In an attempt to deal with the Linnean shortfall, I describe seven new endemic tree species from Sulawesi (Chapters 1–3), including information of their distribution, ecology, and conservation status. The species descriptions furthermore provide the necessary foundation for analyses carried out in later chapters. Chapter 1 contains the description of Magnolia sulawesiana (Magnoliaceae), a new Magnolia species from upper montane forests of Sulawesi, as well as an identification key for all ten species of the genus native to the island. Another montane species, Elaeocarpus firdausii (Elaeocarpaceae) of the species-rich and predominantly Australasian genus Elaeocarpus, is described in Chapter 2. In the third chapter, I propose five new species of Syzygium (Myrtaceae), one of the largest genera of woody plants worldwide. Although the genus is widespread, diverse, and often dominant, the taxonomy of Syzygium in Sulawesi is largely unresolved and taxonomic work on the genus is urgently needed. The newly proposed species are Syzygium balgooyi, Syzygium contiguum, Syzygium devogelii, Syzygium eymae, and Syzygium galanthum. In Chapter 4, I investigate patterns of tree species diversity, endemism, and composition along gradients of elevation and soil properties. I show that species diversity in Sulawesi at the plot level is similar to other Malesian regions and that it monotonically declines with elevation. Over 25% of the recorded tree species are new occurrence-records for (Central-) Sulawesi or undescribed species, highlighting how underexplored the region is. Levels of endemism found in this study clearly exceed estimates from previous studies, especially in high-elevation forests. The forest communities are mostly determined by elevation and can be grouped into three floristically distinct elevational belts whereas soil characteristics play only a minor role. I take a closer look at understorey trees species, a guild that is often neglected in standard forest or biodiversity inventories and highlight the important contribution of these understorey tree species to local species diversity. Given Sulawesi’s geographical position and geological history, the island’s tree flora needs to be viewed in a wider spatial and temporal context that includes Asia and Australia. I therefore widen the scope in Chapter 5 to address the Darwinian shortfall, which is defined as the lack of knowledge about the evolutionary history of Malesian tree species. The central part of Malesia only formed in the last 23 My and in that timespan, plants have colonized Malesia from Asia and Australia in a process termed the Malesian Floristic Interchange. I used my dataset from Central Sulawesi and published studies from other Malesia subregions and inferred the geographical origin of the tree lineages in the dataset based on phylogenetic and fossil information. I then related the relative abundance of Asian versus Australian trees per plot to environmental parameters to show that the colonization success of tree lineages in Malesia is strongly determined by habitat. The results showed a higher proportion of Australian tree species and individuals at higher elevations, over ultramafic bedrock, and east of Wallace’s line. The trend is stronger for tree individuals than for species meaning that montane forests and those on poor soils in Malesia are mainly dominated by Australian tree-lineages. These patterns are a consequence of the climatic and biogeographical history of Malesia and indicate that environmental similarities between source and sink habitats have largely determined the colonization success during the Malesian floristic interchange. In conclusion, I show that the rain forests of Sulawesi harbour a species-rich and unique tree flora, characterized by high proportions of small understorey trees and endemic species, many of which remain to be discovered and formally described. The biogeographical history changes from sub-montane communities dominated by Asian tree lineages to upper montane forests composed of mainly Australian lineages and many endemics. Although less-diverse than lowland rain forests, these upper montane communities therefore have high conservation values. At the same time, they remain among the least-studied ecosystems in Malesia. While with this thesis I hope to have bridged some knowledge gaps regarding Sulawesi’s trees and forests, repeated biodiversity inventories including phylogenetic and trait-based approaches will be indispensable to improve our baseline knowledge about plant diversity patterns in Sulawesi. de
dc.contributor.coReferee Culmsee, Heike PD Dr.
dc.contributor.thirdReferee Bergmeier, Erwin Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Kreft, Holger Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Behling, Hermann Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Hölscher, Dirk Prof. Dr.
dc.subject.eng biodiversity de
dc.subject.eng taxonomy de
dc.subject.eng systematics de
dc.subject.eng Malesia de
dc.subject.eng Wallacea de
dc.subject.eng shortfalls of biodiversity knowledge de
dc.subject.eng tropical mountain forest de
dc.subject.eng tropical rain forest de
dc.subject.eng Sulawesi de
dc.subject.eng Lore Lindu National Park de
dc.subject.eng tree diversity de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-1289-C-1
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät für Biologie und Psychologie de
dc.subject.gokfull Biologie (PPN619462639) de
dc.identifier.ppn 1680541048

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