Die Biologie der Weideunkräuter Lobelia achrochila (E. Wimm.) und Kniphofia foliosa Hochst. und ihre Einnischung in die Vegetation des Bale Mountains Nationalpark, Äthiopien

The Biology of the pasture weeds Lobelia achrochila (E. Wimm.) and Kniphofia foliosa Hochst. and their niche establishment in the vegetation of Bale Mountains National Park, Ethiopia

Der Bale Mts. Nationalpark im südöstlichen Hochland von Äthiopien umfasst ein Gebiet von fast 2500 km² mit Höhen zwischen 1500 und 4377 m ü. NN. Auf der Höhenstufe zwischen 2950 und 3200 m ü. NN befindet sich das Untersuchungsgebiet dieser Arbeit. Am Rande der Kleinstadt Dinsho im nördlichen Nationalparkbereich wurde 1972 90 ha offenes Waldland eingezäunt und 1997 um 30 ha erweitert. Diese Fläche (BMNP) ist ausschließlich dem Wild vorbehalten. Aufgrund der Erweiterung des BMNP sind Flächen mit vDer Bale Mts. Nationalpark im südöstlichen Hochland von Äthiopien umfasst ein Gebiet von fast 2500 km² mit Höhen zwischen 1500 und 4377 m ü. NN. Auf der Höhenstufe zwischen 2950 und 3200 m ü. NN befindet sich das Untersuchungsgebiet dieser Arbeit. Am Rande der Kleinstadt Dinsho im nördlichen Nationalparkbereich wurde 1972 90 ha offenes Waldland eingezäunt und 1997 um 30 ha erweitert. Diese Fläche (BMNP) ist ausschließlich dem Wild vorbehalten. Aufgrund der Erweiterung des BMNP sind Flächen mit vier unterschiedlichen Nutzungen vorhanden: die seit 1972 nur vom Wild beweideten Flächen und die 1997 von Haustier- zu Wildweide umgewidmeten Areale im BMNP, sowie zwei gegen Beweidung vollständig geschützte, 100 m² große Versuchsflächen (gezäunt in 1999 bzw. 2000) und die sehr intensiv genutzten, daher stark degradierten, öffentlichen Haustierweiden außerhalb des BMNP. Auf letzteren breiten sich Weideunkräuter aus, von denen zwei endemische Arten, Lobelia achrochila und Kniphofia foliosa, hinsichtlich ihrer Biologie, Populationsdynamik und Bekämpfungsmöglichkeiten näher untersucht werden. Von L. achrochila wird zudem eine vollständige Erstbeschreibung verfasst. Die Regenerationsfähigkeit der Weiden aus der Bodensamenbank heraus wird auf Flächen mit reduzierter Beweidung und nach Eindämmung der Weideunkräuter untersucht. Der Vergleich der Vegetation der Wild-beweideten und vollständig geschützten Flächen mit den öffentlichen Weiden zeigt keine grundsätzlich verschiedenen Artenzusammen-setzungen. Die vegetationskundlichen Unterschiede beruhen auf der Abnahme der Gesamtartenzahl bei verringertem Beweidungsdruck und der gleichzeitigen Zunahme der Abundanzen der dominanten Arten. Dadurch wird die Vegetation der vom Wild-beweideten und der nicht-beweideten Areale homogener, während die stark beweideten Flächen heterogen sind. Die Vegetation auf den durch Einzäunung vor Beweidung beschützten Versuchsflächen nähert sich im Laufe des Untersuchungszeitraums der Vegetation der BMNP Flächen an. Diese wird daher als typische, Wild-beweidete Vegetation dieser Höhenstufe betrachtet. Da die Regeneration der überweideten Vegetation aus der Bodensamenbank heraus limitiert ist, aber der BMNP durch Samenniederschlag zur Regeneration beiträgt, wird der BMNP als wichtiger Refugialraum angesehen. Sein Erhalt und Schutz sind daher dringend geboten, zumal die sehr hohe Wilddichte an der Grenze der Belastbarkeit liegt. Der größte Unterschied zwischen den vier Nutzungsformen tritt in der Struktur der Vegetation auf. Bei geringerer Beweidung bleibt mehr Biomasse stehen und damit wird die Vegetationsdecke dichter und höher. Die Keimversuche mit Samen von Kniphofia foliosa zeigen, dass eine dichte und kräftige Vegetation die Etablierung dieser Art verhindert. Die beiden Weideunkräuter Lobelia achrochila und Kniphofia foliosa schützten sich vor Beweidung durch bestimmte Inhaltsstoffe. Bei L. achrochila ist es u. a. das Alkaloid Lobelin und bei K. foliosa das Hauptanthrachinon Knipholon. L. achrochila wird aufgrund dreier deutlicher Merkmalsunterschiede zu L. rhynchopetalum als eigenständige Art anerkannt: Ihre Blattrosette streckt sich durch interkalares Wachstum während der Infloreszenzentwicklung, das Wurzelsystem ist allorhiz und die Blütenstiele und die fünf Sepalen der Calyx sind kurz behaart. Beide Unkräuter haben unterschiedliche Verbreitungsstrategien entwickelt. Die hapaxanthe L. achrochila produziert bis zu 27.000 Samen pro Infloreszenz. Obgleich sich davon weniger als 1 % etablieren, stehen auf Hangstandorten mit guter Wasserversorgung dichte, große Lobelia-Populationen. Aufgrund der begrenzten Anzahl dieser geeigneten Standorte stellt L. achrochila nur ein lokales Problem dar und deshalb wird eine besondere Bekämpfung nicht empfohlen. Kniphofia foliosa entwickelt ein starkes Rhizom, von dessen Kurzsprossen die Rosetten des nächsten Jahres ausgehen. Aufgrund dieses starken Rhizoms versagt die Bekämpfungs-methode des Abbrennens, da das unterirdische Rhizom nicht zerstört wird. Das Ausgraben ganzer Pflanzen ist zu zeit- und arbeitsaufwendig. Die einzige erfolgreiche Methode der Bekämpfung schon etablierter K. foliosa Pflanzen ist das regelmäßige Abschneiden der oberirdischen Sprosse in der Hauptwachstumszeit (April bis Juli). Am Ende des dreijährigen Versuchs waren große Teile des Rhizoms abgestorben und der Rest sichtbar geschwächt. Da eine dichte und starke Vegetation die Ansiedlung von Kniphofia foliosa verhindert, wird eine Verbindung von Unkraut-Bekämpfung und Regeneration der Weiden vorgeschlagen. In abgezäunten, ausreichend großen Teilen der überweideten Flächen wird für 2 bis 3 Jahre die Bekämpfung der Kniphofia foliosa vorgenommen, währenddessen erholt sich parallel dazu die Weidevegetation. Deshalb sollte es auf der Grundlage der erhaltenen Ergebnisse zu einer Eindämmung des Weideunkrautes mit gleichzeitiger Verbesserung der Weiden kommen.show moreshow less
The Bale Mountains National Park in the south-eastern highlands of Ethiopia encompasses an area of almost 2500 km². The area investigated in the present study lies at 2950 – 3200 m asl.. In 1972, 90 ha of open forest land next to the small city of Dinsho in the northern part of the national park was fenced in and was enlarged by 30 ha in 1997. This area (BMNP) is exclusively reserved for wildlife. Since the extension of the BMNP, four different types of land utilization exist: an area which has The Bale Mountains National Park in the south-eastern highlands of Ethiopia encompasses an area of almost 2500 km². The area investigated in the present study lies at 2950 – 3200 m asl.. In 1972, 90 ha of open forest land next to the small city of Dinsho in the northern part of the national park was fenced in and was enlarged by 30 ha in 1997. This area (BMNP) is exclusively reserved for wildlife. Since the extension of the BMNP, four different types of land utilization exist: an area which has been grazed by wildlife alone since 1972, an area previously grazed by domestic animals but reserved for wildlife since 1997, two areas of 100 m² each completely removed from grazing by fencing in 1999 and 2000, respectively, and the intensively used and thus strongly degraded public pastures grazed by domestic animals outside the BMNP. Weeds proliferate on the public pastures. Two endemic species – Lobelia achrochila and Kniphofia foliosa – were more closely investigated as to their biology and population dynamics, as well as with regard to the possibility of combating them. L. achrochila was comprehensively described for the first time. The ability of the pastures to regenerate from the soil seed bank was investigated on areas on which both grazing and weed populations had been reduced. Comparison of the vegetation of non-grazed and wildlife-grazed areas with that of the public pastures revealed no fundamental differences in species composition. The differences in vegetation consisted of a decrease in the number of total species upon reduced grazing pressure, concomitant with an increase in abundance of the dominant species. As a result, the vegetation of the wildlife-grazed and non-grazed areas became more homogeneous, whereas that of the heavily grazed pastures remained heterogeneous. The vegetation protected from grazing by fencing came to resemble that of the BMNP areas during the course of the investigation period. The BMNP vegetation is thus considered to represent the typical wildlife-grazed vegetation of this altitude. The regenerative potential of the overgrazed vegetation via soil seed bank is limited. The BMNP contributes to the vegetation regeneration via atmospheric seed import, and is thus regarded to represent an important refuge. The maintenance and protection of the BMNP is accordingly of utmost importance, especially since the high wildlife density is at a maximum tolerable level. The four forms of utilization differed most strongly in the structure of their vegetation. More biomass remained standing when grazing was reduced, and the vegetation cover accordingly became higher and more dense. Germination trials with seeds of Kniphofia foliosa showed that dense and vigorous vegetation hindered the establishment of this species. The two pasture weeds Lobelia achrochila and Kniphofia foliosa protect themselves from foraging by means of their content of certain substances. These are the alkaloid Lobelin in the case of L. achrochila and the major anthrachinone of K. foliosa, Knipholon. L. achrochila was recognised to be a discrete species on the basis of three character differences to L. rhynchopetalum: its leaf rosette lengthens by intercalary growth during the development of the inflorescence, its root system is allorhiz, and the flower stalks and the five sepals of the calyx are covered with short hairs. Lobelia achrochila and Kniphofia foliosa have developed different strategies for spreading out. The hapaxanthic L. achrochila produces up to 27,000 seeds per inflorescence. Although fewer than 1 % of these establish themselves, large and dense Lobelia populations are found on slopes well supplied with water. L achrochila represents only a local problem due to the limited number of such areas suitable for its growth. Kniphofia foliosa develops a sturdy rhizome. The rosettes of the following year develop from short sprouts emerging from this organ. The use of fire to destroy the weed is not successful, as the subterranean rhizome is not destroyed by this treatment. The digging up of the entire plant is too time- and labour-intensive to be practicable. Regular cutting off of the above-ground shoots during the main growth season (April till July) is the only successful method of combating already established K. foliosa plants. Large expanses of the rhizomes had died after three years of this treatment, and the remaining organs were considerably weakened. Since dense and strongly developed vegetation hinders colonisation by K. foliosa, a combination of weed control and pasture regeneration is recommended to restrict the spread of this weed. To this end, the excision of above-ground K. foliosa plant parts is planned in sufficiently large, fenced-off areas of the over-grazed public pastures for 2 to 3 years, during which the pasture vegetation can recover. The results of the present study should thus lead to the control of pasture weeds with the concomitant improvement of the pastures.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Biologie
Author: Pascale Annette Nauke
Advisor:Prof. Dr. Erwin Beck
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:13.02.2006
Year of Completion:2006
SWD-Keyword:Natürliche Vegetation; Unkraut; Vegetationsaufnahme; Vegetationsentwicklung; Verunkrautung
Tag:Bale; Beweidungsreduktion; Kniphofia; Lobelia
burning; competition; pasture; vegetationchange; weeds
Dewey Decimal Classification:580 Pflanzen (Botanik)
RVK - Regensburg Classification:WN 9750
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-2332
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):22.06.2006