KOMMISSION FÜR BIOLOGIE. Arbeitsgruppe Botanik. Bericht Ba r th lot t. I. Biodiversität im Wandel. 1. Biodiversität und Tropenökologie

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1 KOMMISSION FÜR BIOLOGIE Arbeitsgruppe Botanik Bericht Ba r th lot t I. Biodiversität im Wandel Das Langzeitvorhaben Biodiversität im Wandel der Akademie der Wissenschaften und der Literatur, Mainz, beschäftigt sich auf globalem und regionalem Maßstab mit der Erfassung, Quantifizierung und Analyse von Mustern der Artenvielfalt von Pflanzen. Das Langzeitvorhaben wurde im Januar 2010 sehr erfolgreich evaluiert und zur weiteren Verlängerung bis 2014 empfohlen. 1. Biodiversität und Tropenökologie a) Globale Analysen Der Mitarbeiter Dr. Daud Rafiqpoor setzte auch in diesem Jahr zusammen mit Dipl.- Biol. Katja Seis, Prof. Dr. Holger Kreft und Dr. Jan Henning Sommer die Arbeiten zu Analyse der Parameter der globalen Geodiversität und ihrer Korrelation mit dem Verteilungsmuster der globalen Artenvielfalt von Pflanzen (Biodiversität) fort. Es sind zwei Beiträge zum diesem Thema in Vorbereitung. Prof. Dr. Holger Kreft wurde im Dezember 2009 als Leiter der Free Floater Research Group an die Georg-August Universität Göttingen berufen. Er konnte dort eine Arbeitsgruppe mit den Forschungsschwerpunkten globale Biodiversität, Makroökologie und Conservation-Biogeography mit Akzent auf Pflanzen etablieren. Im Berichtsjahr wurden folgende Themen bearbeitet: Globaler Vergleich der räumlichen Muster der Artenvielfalt von Farnen und Samenpflanzen. Ergebnis: Überproportional viele Farne auf Inseln; Anteil von Farnen steigt mit dem Isolationsgrad der Inseln. In kontinentalen Floren mehr Farne in feuchten Gebieten als Hinweis auf die stärkere Abhängigkeit von Feuchte (Kreft et al. 2010). Methodische Arbeiten zu biogeographischen Regionalisierung am Beispiel der globalen Säugetierfauna. Ziel: diese Methoden auch auf andere Tier- und Pflanzengruppen zu übertragen (Kreft & Jetz 2010). Die Bedeutung des Yasuni Nationalpark (Ecuador) im globalen und kontinentalen Vergleich. Ergebnis: Nach derzeitigem Kenntnisstand weist Yasuni für eine Reihe von Tier und Pflanzengruppen die höchsten beobachteten Artenzahlen auf (Bass et al. 2010). Die Ergebnisse einer globalen Studie zur den möglichen Folgen und Risiken des Klimawandels für die Pflanzenvielfalt basierend auf Korrelationsmodellen zwischen Umweltvariablen und Artenreichtum wurden im Berichtsjahr am Nees-Institut ver-

2 öffentlicht (Sommer et al. 2010) mit einem großen internationalen Echo. Regionen mit prognostizierten Zunahmen sind in den Gebirgen und nördlichen Breiten, Abnahmen vor allem im tropisch-subtropisch Bereich. Nach den derzeitigen Klimaszenarien sinkt die regionale Kapazität für Pflanzendiversität im globalen Mittel - besonders in Szenarien mit hohem Temperaturanstieg. Die Kakteen sind eine der wichtigsten neuweltlichen Familien. Ein richtiges Verständnis ihrer Verbreitungsmuster hat Modellcharakter für andere Pflanzengruppen. Bisher wurde jedoch kaum etwas zur Biogeografie dieser Pflanzenfamilie publiziert. Im Rahmen langjähriger Arbeiten am Nees-Institut ist nun in Kooperation mit Prof. David Hunt (Royal Botanic Gardens, Kew) ein Atlas der Kakteen-Verbreitung in Arbeit. Er enthält Verbreitungskarten für alle 1432 Arten sowie Diversitätskarten für alle Triben und Gattungen, Unterfamilien und für die gesamte Familie. Die Publikation ist für 2011 vorgesehen. : Barthlott, W., Burstedde, K., Korotkova, N., & Mutke, J. (2010): Biodiversidad y distribución de cactáceas. Boletín de la Sociedad Latinoamericana y del Caribe de Cactáceas y otras Suculentas 7(1): 6-8. Barthlott, W., Korotkova, N. & Rafiqpoor, M.D. (2010): Biodiversität in einer Welt im Wandel. Festschrift zur Jahreshauptversammlung der Deutschen Kakteen-Gesellschaft Juni 2010, S Barthlott, W., Rafiqpoor, D. & Mutke, J. (2010): Biodiversität im Fokus der Forschung. Grünzeit, Juli 2010: Bass, M., Finer, M., Jenkins, C.N., Kreft, H., Cisneros-Heredia, D.F., McCracken, S.F., Pitman, N.C.A., English, P. H., Swing, K., Villa, G., Di Fiore, A., Kunz, T. H.& Voigt, C.C. (2010). Global conservation significance of Ecuador s Yasuní National Park. - PLoS One 5/1: E8767: Golding, J., Güsewell, S., Kreft, H., Kuzevanov, V.Y., Lehvävirta, S., Parmentier, I. & Pautasso, M. (2010): Species-richness patterns of the living collections of the world s botanic gardens: a matter of socio-economics?. - Annals of Botany 105: Kreft, H. & Jetz, W. (2010): A framework for delineating biogeographical regions based on species distributions. - Journal of Biogeography. 37: Kreft, H., Jetz, W. Mutke, J. & Barthlott, W. (2010): Contrasting environmental and regional effects on global pteridophyte and seed plant diversity. Ecography 33: doi: /j x Mutke, J., Kreft, H., Kier, G. & Barthlott, W. (2010): European Plant diversity in the global context. In: J. Settele, L. Penev, T. Georgiev, R. Grabaum, V. Grobelnik, V. Hammen, S. Klotz & I. Kühn (eds.). Atlas of Biodiversity Risk. Pensoft Publishers: Sofia-Moscow: 4-5. Mutke, J., Sommer, J.H., Da, S.S., Küper, W., Thiombiano, A. & Barthlott, W. (2010): Tracking plant diversity in a changing world. UNESCO - A World of SCIENCE 8 (3) July September 2010:

3 Sommer, J.H., Kreft, H., Kier, G., Jetz, W., Mutke, J. & Barthlott, W. (2010): Projected impacts of climate change on regional capacities for global plant species richness. - Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 277: b) Kontinentale Analysen Das vom BMBF geförderte BIOTA-Afrika-Projekt Analyse der Biodiversität Afrikas und Entwicklung nachhaltiger Schutzkonzepte unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Klimawandel und Landnutzung wurde im Juni 2010 planmäßig beendet. Die drei letzten Doktorarbeiten aus diesem Projekt wurden im Sommer 2010 abgeschlossen: Biogeographical Analyses and Applications: The Study of Plant Distribution Patterns in West Africa (Dr. Jaime Ricardo García-Márquez) Spatial patterns of West-African plant diversity along a climatic gradient from coast to Sahel (Dr. Sylvestre Sié Da) Impact of Land Use and Climate Change on Plant Diversity Patterns in Africa (Dr. Katharina Sabellek). Dr. Jens Mutke (Nees-Institut) setzte das durch die Wilhelm Lauer-Stiftung der Mainzer Akademie geförderte Projekt zur vergleichenden Analyse der Phytodiversität Afrikas und der Neotropis fort. Im Zuge der Arbeiten mit dem Teildatensatz für Laubmoose zeigte sich ein besonders starker Sammlungseinfluss auf die dokumentierten Diversitätsmuster bei dieser Pflanzengruppe. Dieses Thema wurde in einer Publikation aufbereitet (Mutke & Geffert 2010). Eine weitere Publikation ist für Frühjahr 2011 zum Abschluss des Projektes geplant. Die AG Prof. Dr. Stefan Porembski (Rostock) führte schwerpunktmäßig Untersuchungen an Podostemaceae, Annonaceae und Ameisenpflanzen in Kamerun, zur Vegetationsstruktur in den Trockenwäldern Madagaskars und zu Neophyten auf Hawaii durch. Alle Arbeiten erfolgten in enger Kooperation mit Institutionen (u.a. Herbier National du Cameroun, Wildlife Conservation Society) und Kollegen vor Ort. In Benin und Côte d Ivoire wurden die Studien zur Dynamik von Waldfragmenten im Übergangsbereich zwischen Guinea-Savanne und Regenwald (Porembski, Dr. Dethardt Götze, Dr. Annick Koulibaly) fortgesetzt. Ghogue, J. P., Imaichi, R., Kita, Y. & Porembski, S. (2010): River ecology and distribution of Podostemaceae in Cameroon. In: X. van der Burgt, J. van der Maesen & J.-M. Onana (eds.): Systematics and Conservation of African Plants. Proceedings of the 18th AETFAT Congress, Yaoundé, Cameroon: , Kew. Jacobi, J., Porembski, S. & Boehmer, H.-J. (2010): Effects of invasive alien kahili ginger (Hedychium gardnerianum) on native plant species regeneration in a Hawaiian rainforest. Appl. Veg. Science 13: Koulibaly, A., Goetze, D., Porembski, S., Traoré, D. & Aké Assi, L., (2010): Vegetation characteristics and changes under cash crop cultivation in forest savanna 3

4 mosaics in Côte d Ivoire. In: Van der Burgt, X., van der Maesen, J. & Onana, J.- M. (eds.): Systematics and conservation of African Plants. Proceedings of the 18th AETFAT Congress, Yaoundé, Cameroon: , Kew. Minden, V., Hennenberg, K.J., Porembski, S. & Boehmer, H.-J. (2010): Invasion and management of alien Hedychium gardnerianum (kahili ginger, Zingiberaceae) alter plant species composition of a montane rainforest on the island of Hawai i. Plant Ecology 206: Porembski, S., Finckh, M. & Orthmann, B. (2010): Flora and vegetation. In: Speth, P., Christoph, M. & Diekkrüger, B. (eds.): Impacts of global change on the hydrological cycle in West and Northwest Africa. Springer-Verlag, Heidelberg: Schmidt, M., Agonyissa, D., Ouédraogo, A., Hahn-Hadjali, K., Thiombiano, A., Koulibaly, A., Goetze, D., Zizka, G., (2010): Changes in plant species composition following a climatic gradient in West Africa. In: Van der Burgt, X., van der Maesen, J. & Onana, J.-M. (eds.): Systematics and conservation of African Plants. Proceedings of the 18th AETFAT Congress, Yaoundé, Cameroon: , Kew. Sehen, L., Goetze, D., Rajeriarison, C., Roger, E., Thorén, S. & Radespiel, U. (2010): Structural and floristic traits of habitats with differing relative abundance of the lemurs Microcebus murinus and M. ravelobensis in northwestern Madagascar. Ecotropica 16: c) Nationale und regionale Studien zu Biodiversität, Naturschutz und globalem Wandel Prof. Dr. Siegmar-W. Breckle (Bielefeld) und Dr. Daud Rafiqpoor publizierten im Berichtsjahr einen Atlas zur Flora und Vegetation von Afghanistan. Im Zuge der Arbeiten zu diesem Florenwerk wurde dieses Hochgebirgsland als Hotspot der Biodiversität im Vorderen Orient identifiziert. Im Field Guide Afghanistan werden über Pflanzenarten aus 131 Pflanzenfamilien in Farbbildern dokumentiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten der AG Prof. Dr. Pierre Ibisch ist die angewandte Forschung zu Naturschutz und Nachhaltigkeit im globalen Umweltwandel (Blatt et al. 2010) mit Akzent auf die konzeptionell-wissenschaftliche Ausgestaltung der Transdisziplin Global change management (Ibisch 2010). Im Mittelpunkt der Aktivitäten der Arbeitsgruppe stand in diesem Jahr die Erarbeitung einer Studie von Zusammenhängen zwischen Biodiversität(serhaltung) und menschlicher Entwicklung unter den Bedingungen des globalen Wandels für das Sekretariat des UN- Übereinkommens über die biologische Vielfalt (CBD Technical Report No. 54). Die Studie wurde im Rahmen eines gemeinsam von der HNEE, der Universität Montreal, des IIED und des CBD-Sekretariats veranstalteten Side-Events auf der CBD-Vertragsstaatenkonferenz (COP 10) in Nagoya vorgestellt. In dieser Studie wird ein radikaler Ökosystemansatz vorgeschlagen; damit einher geht der Appell einer Rückbesinnung der systemischen bzw. systemtheoretischen Wurzeln des Ökosystemansatzes (Ibisch, Hobson et al. 2010). Vorgeschlagen wird der neue Ansatz der Ökonik: analog zur Bionik handelt es sich um die zielorientierte Nachahmung bzw. Ausnutzung der Eigenschaften komplexer Ökosysteme für ein nachhaltiges Management von natürlichen Ressourcen. Überlegungen zur thermodynamischen Effizienz von Ökosystemen und einer entsprechenden thermodynamischen Konzeption von 4

5 Nachhaltigkeit (Hobson & Ibisch 2010a,b), eine systemische Betrachtung der Evolution des Menschen und seiner Interaktion mit den Ökosystemen (Ibisch & Hobson 2010) sowie eine Analyse von statistischen Zusammenhängen zwischen Entwicklung und Biodiversität (Freudenberger et al. 2010) wurden verknüpft mit konkreten Fallstudien in Madagaskar (Kiefer et al. 2010) und den Karpaten (Geyer et al. 2010). In die Arbeit zur Situation der ukrainischen Karpaten flossen Ergebnisse des vor dem Abschluss stehenden Vorhabens zur wissenschaftlichen Konzeption einer modernen Managementplanung des Karpatenbiosphärenreservats (Finanzierung v.a. DBU, Anschubfinanzierung Akademie der Wissenschaften und der Literatur Mainz). Hr. Jäger arbeitet seit 3 Jahren an der Exkursionsflora von Deutschland, die sich allmählich zu der Flora Deutschlands gemausert hat; dabei werden viele Beitragsautoren aus der Gesellschaft zu Erforschung der Flora Deutschlands einbezogen. Das Druckmanuskript des erweiterten Textbandes wird in diesem Jahr abgeschlossen. Hr. Jäger hatte im Berichtsjahr viel mit Gutachten und Reviews für die Flora (als Herausgeber), für die Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics (als Subject Editor für die Biological Flora of Central Europe ) und für andere Zeitschriften (z.b. Feddes Repertorium u.a.) zu tun. Außerdem arbeitete Hr. Jäger als Herausgeber an den Manuskripten zu G. Hegi s Illustrierte Flora von Mitteleuropa, Band 3,3 (Ranunculaceae u. a.) und Band 6,2B (Rubiaceae) (in Vorbereitung beim Weissdorn-Verlag, Jena). Blatt, J., Ellner, B., L. Strixner, S. Kreft, V. Luthardt & P.L. Ibisch (2010): Indexbasierte Erfassung der Klimawandel-Vulnerabilität von Wald- und Forstökosystemen im Nationalpark Unteres Odertal. In: H. Korn, R. Schliep, J. Stadler (Hg.): Biodiversität und Klima. Vernetzung der Akteure in Deutschland VII. Ergebnisse und Dokumentation des 7. Workshops. (Bf N-Skripten 282.): Breckle, S.-W. & Rafiqpoor, M.D. (2010): Field Guide Afghanistan Flora and Vegetation. Scientia Bonnensis, 868 S. Freudenberger L., Schluck, M., Hobson, P., Sommer, H., Cramer, W., Barthlott, W. & Ibisch, P. (2010): A view on global patterns and interlinkages of biodiversity and human development. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal: 37-56; Geyer, J., L. Schmidt, I. Kruglov, V. Gubko, P.C. Sandei, P.L. Ibisch (2010): Development, biodiversity conservation and global change in the Ukrainian Carpathians. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal: Hobson, P. & P.L. Ibisch (2010): An alternative conceptual framework for sustainability: systemics and thermodynamics. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global chan- 5

6 ge. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal: Hobson, P. & P.L. Ibisch (2010): Strategic sustainable development: a synthesis towards thermodynamically efficient systems and post-normal complex systems management. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal: Ibisch P.L., Schmidt, L., Freudenberger, L. & Schluck, M. (2010): Wachstum schafft Armut - Entwicklung durch Schrumpfung? Forum Umwelt und Entwicklung Rundbrief II/ Wohlstand durch Wachstum - Wohlstand ohne Wachstum - Wohlstand statt Wachstum? Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.) (2010): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal. ISBN: Ibisch, P.L. & Hobson, P. (2010): The integrated anthroposystem: globalizing human evolution and development within the global ecosystem. An alternative conceptual framework for sustainability: systemics and thermodynamics. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal Ibisch, P.L. & Kreft, S. (2010): Naturschutz in den Naturparken. In: Verband der Naturparke Österreichs (ed.): Neue Modelle des Natur- und Kulturlandschaftsschutzes in den Österreichischen Naturparken. Verband der Naturparke Österreichs, Graz: Ibisch, P.L. (2010): Global change management: eine systemische Utopie der Nachhaltigkeit im Angesicht der Apokalypse. In: Deutscher, E. & Ihne, H. (eds.): Simplizistische Lösungen verbieten sich. Zur internationalen Zusammenarbeit im 21. Jahrhundert. Festschrift zu Ehren von Professor Uwe Holtz. Nomos, Baden Baden: Ibisch, P.L., Hobson, P. & A. Vega E. (2010): Mutual mainstreaming of biodiversity conservation and human development: towards a more radical ecosystem approach. In Ibisch, P.L. & A. Vega E., T.M. Herrmann (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal Ibisch, P.L., Hobson, P., Herrmann, T.M., Schluck, M. & A. Vega E. (2010): Interdependence of biodiversity and development under global change: an introduction. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal Jacobi, J., Porembski, S. & Boehmer, H.-J. (2010): Effects of invasive alien kahili ginger (Hedychium gardnerianum) on native plant species regeneration in a Hawaiian rainforest. Appl. Veg. Science. 6

7 Jäger, E.J. (2010): Kommentare zur Neubearbeitung der Exkursionsflora von Deutschland, 7. Konzeption der Bände, System, Standardliste und Abweichungen, Neophyten, Terminologie. Schlechtendalia 20: Jäger, E.J. (Hrsg.) (2010): Rothmaler, Exkursionsflora von Deutschland. 20. Auflage. Heidelberg, Springer-Spektrum. Mutke, J. & Geffert, J.L. (2010): Keep on working: the uneven documentation of regional moss floras. Tropical Bryology 31: Kiefer, I., Lopez, P., Ramiarison, C., Barthlott, W. & Ibisch, P.L. (2010): Development, biodiversity conservation and global change in Madagascar. In: Ibisch, P.L., A. Vega E. & Herrmann, T.M. (eds.): Interdependence of biodiversity and development under global change. Technical Series No. 54. Secretariat of the Convention on Biological Diversity, Montreal Schmidt, L. & Ibisch, P.L. (2010): Nachhaltigkeit die Dritte: Eine sehr unbequeme Wahrheit. Die aktuelle Kolumne vom Deutsches Institut für Entwicklungspolitik, Bonn (DIE). Auch publiziert als: Wider die Globalisierung. ZEIT ONLINE, Vásquez, R. & Ibisch, P.L. (2010): Die Bromelien Boliviens (IX): Puya donneriana, eine neue Art der Trockentäler Chuquisacas. The bromeliads of Bolivia (IX): Puya donneriana, a new species of the inter-andean dry valleys of Chuquisaca. Die Bromelie 2/2010: Inselberge und fragmentierte Lebensräume Prof. Dr. Stefan Porembski (Rostock) setzte seine Untersuchungen an Inselbergen schwerpunktmäßig in Westafrika fort. Morphologisch-anatomische Charakteristika ausgewählter austrocknungstoleranter Gefäßpflanzen (Cyperaceae, Poaceae, Myrothamnus und Velloziaceae) wurden durch Frau Nikola Korte untersucht. Die Analysen zur Populationsdifferenzierung inselbergtypischer Cyperaceen (Afrotrilepis pilosa und Microdracoides squamosus) wurden fortgesetzt. Ergänzende Materialsammlungen wurden in Burkina Faso und der Côte d Ivoire vorgenommen. Prof. Dr. Stefan Porembski führte im Berichtsjahr in Kooperation mit u.a. Missouri Botanical Gardens Madagascar Untersuchungen auf ausgewählten Inselbergen Madagaskars durch. Hierbei konnten neue Erkenntnisse zur Ökologie und Habitatausstattung madagassischer Inselberge gewonnen werden. Gegenwärtig ist eine Datenbank im Auf bau, die den inselbergtypischen Arten Madagaskars gewidmet ist. Porembski, S. (2010): Evolution, diversity and habitats of poikilohydrous vascular plants. In: Lüttge, U., Beck, E. & Bartels, D. (eds.), Desiccation-tolerant plants. Ecological Studies. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, in press. 7

8 3. Epiphyten Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Eberhard Fischer (Koblenz) hat im Berichtsjahr neben der Erfassung der Epiphyten in den Bergwäldern Rwandas mit einem Schwerpunkt auf den epiphytischen Moosen durch Frau MSc. Carolin Thiel auch die Gefäßpflanzen-Epiphyten mittels Klettern in zwei isolierten guineo-kongolischen Regenwaldgebieten (Budongo Forest, Uganda; Kakamega Forest, Kenya) vergleichend kartiert. Bei den tropischen Flechten konnte eine neue epiphylle Art der Gattung Tricharia aus Zentral- und Ostafrika beschrieben werden. Die Untersuchungen an Lebermoosen im tropischen Afrika führten zur Neubeschreibung von zwei Vertretern der artenreichen Familie Lejeuneacae: Ceratolejeunea kuerschneri Eb.Fisch. & Vanderpoorten aus Gabun und Cheilolejeunea ulugurica Malombe, Eb.Fisch. & Pócs aus Tanzania. Fischer, E., Killmann, D., Lebel, J.-P. & Delepierre, G. (2010): Polystachya anastacialynae eine neue Art aus dem Nyungwe Nationalpark, Ruanda - Polystachya anastacialynae a new species from Nyungwe National Park, Rwanda. Die Orchidee 61: Fischer, E., Killmann, D., Lebel, J.-P. & Delepierre, G. (2010): Polystachya samilae eine neue Art aus dem Nyungwe Nationalpark, Ruanda - Polystachya samilae a new species from Nyungwe National Park, Rwanda. Die Orchidee 61: Fischer, E. & Vanderpoorten, A. (2010): New records for the liverwort flora of Gabon, with a description of Ceratolejeunea kuerschneri, sp. nov. (Lejeuneaceae, Jungermanniopsida). Nova Hedwigia Beih. 138: Malombe, I., Fischer, E., Masinde, S. & Pócs, T. (2010): Taxonomy and ecology of Cheilolejeunea (Lejeuneaceae) in Tropical Africa. In: van der Burgt, X., van der Maesen, J. & Onana, J.-M. (eds.): Systematics and Conservation of African Plants. Royal Botanic Gardens, Kew: Carnivore Pflanzen Im Berichtsjahr wurden zwei Projekte zu karnivoren Pflanzen abgeschlossen: Rutschige Strukturen bei karnivoren Pflanzen und Kesselfallenblumen und Beutespektrum der Kannenpflanze Nepenthes madagascariensis. In Kooperation mit Kollegen der Uni Würzburg wurden neue Erkenntnisse zur Kultur und Karnivorie der seltenen temporär karnivoren Pflanze Triphyophyllum peltatum veröffentlicht. Sie wird als Rarität in den Botanischen Gärten Bonn und Würzburg kultiviert. In Kooperation mit Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie und mit der Hochschule Rhein-Waal wurde ein neues Projekt in Angriff genommen: Untersuchung der chemischen Zusammensetzung des Futter-Sekretes von Nepenthes lowii. Diese asiatische Kannenpflanze lebt in einer mutualistischen Beziehung zu einem Spitzhörn- 8

9 chen (Tupaia montana). An der Deckelunterseite ihrer stark modifizierten Kannen produziert N. lowii ein weißes Sekret, das von den Spitzhörnchen gefressen wird. Durch die toilettenförmige Gestalt der Kanne werden die fäkalen Ausscheidungen der Tiere aufgefangen und dem Nährstoffhaushalt der Pflanze zugeführt. Auf diese Weise profitieren beide Organismen voneinander. Worum es sich bei diesem Sekret handelt, war jedoch bislang unbekannt. Imad Aldeen Alkhalaf (AG Prof. Dr. Stefan Porembski) untersuchte in Rahmen seiner Doktorarbeit das Beutespektrum und die Aufnahme von Nährstoffen bei aquatischen Utricularia-Arten. : Alkhalaf, I.A., Hübener, T., Porembski, S. (2010): Mikroalgae trapped by carnivorous bladderworts (Utricularia, Lentibulariaceae): analysis, attributes and structure of the microalgae trapped. Plant. Div. Evol. in press Poppinga, S., Koch, K., Bohn, H.F. & Barthlott, W. (2010): Comparative and functional morphology of hierarchically structured anti-adhesive surfaces in carnivorous plants and kettle trap flowers. Functional Plant Biology 37: Rembold, K., Irmer, A., Rischer, H., Poppinga, S. & Bringmann, G. (2010): Propagation of Triphyophyllum peltatum (Dioncophyllaceae) and observations on its carnivory. Carnivorous Plants Newsletter 39 (3): Rembold, K., Fischer, E., Wetzel, M. & Barthlott, W. (2010): Prey composition of the pitcher plant Nepenthes madagascariensis. Journal of Tropical Ecology 26 (4): , doi: /s x 5. Molekulare Evolution und Systematik Im Zentrum des Interesses der AG Systematik und Evolution am Nees-Institut stehen derzeit Untersuchungen zur molekularen Systematik der Cactaceae mit Fokus auf die epiphytische Tribus Rhipsalideae. In den Botanischen Gärten der Universität Bonn existiert die weltweit größte Lebendsammlung dieser Pflanzengruppe. Sie bildet die Basis für eine Dissertation (Dipl.-Biol. Nadja Korotkova) zur Phylogenie und Evolution der Rhipsalideae (Kooperation mit Prof. Dr. Thomas Borsch). Leoni Zabel bearbeitete bereits die Gattungen Lepismium und die davon kürzlich abgetrennte Gattung Pfeiffera. Ergebniss: Verlässliche Umschreibung der Gattung Pfeiffera, Identifikation einer weiteren epiphytischen Linie innerhalb der Kakteen, Abtrennung dieser Linie als eigene Gattung (Lymanbensonia) sowie Vorschlag eines neuen Tribus Lymanbensonieae (Korotkova et al., 2010). Nadja Korotkova generierte in ihrer Dissertation große Sequenzdatensätze (ca. 130 Taxa, 6 DNA-Regionen): 51 von den 52 derzeit akzeptierten Rhipsalideae-Arten, inklusive der meisten infraspezifischen Taxa. Basierend auf DNA-Daten wurde eine verlässliche Hypothese über die Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb der Rhipsalideae erstellt. Die DNA-Daten ermöglichen mit eindeutigen Referenz-Sequenzen 9

10 auch eine zuverlässige Arterkennung. Diese Studie ist für die Kakteen die erste in ihrer Art. Korotkova, N., Zabel, L., Quandt, D. & Barthlott W. (2010): A phylogenetic analysis of Pfeiffera and the reistatement of Lymanbensonia as an independently evolved lineage of epiphytic Cactaceae within a new tribe Lymanbensonieae. Willdenowia 40(2), Untersuchungen an biologischen und technischen Grenzflächen Im Zentrum der Forschungen zu Struktur-Funktions-Prinzipien mikro- und nanostrukturierter biologischer Oberflächen am Nees-Institut standen auch im Jahr 2010, neben den klassischen superhydrophoben Oberflächen, vor allem unter Wasser Luft haltende Oberflächen, wie sie bei verschiedenen Pflanzen- und Tierarten vorkommen. Die Arbeiten hierzu laufen im Rahmen des vom BMBF geförderten BIONA-Verbundprojektes Luft haltende Schiffsbeschichtungen nach biologischem Vorbild zur Reibungsreduktion in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl Strömungsmechanik der Universität Rostock, dem Institut für Angewandte Physik (Karlsruher Institut für Technologie, KIT) und industriellen Kooperationspartnern aus Schiffsbau und Oberflächentechnik. Als Ergebnis konnte im Berichtsjahr der Salvinia-Effekt beschrieben werden (Barthlott et al. 2010). Durch hydrophile Spitzen auf ansonsten hydrophoben Härchen kann so die Luftschicht unter schwankenden Druckverhältnissen und hydrodynamischen Verhältnissen stabilisiert werden. Es gelang bereits diesen Effekt auf technische Oberflächen zu übertragen. Weiterhin erwies sich der Rückenschwimmer (Notonecta glauca) als sehr interessantes biologisches Vorbild (Ditsche-Kuru et al. 2010). Die doppelstrukturierten Oberflächen der Elytren-Oberseiten halten die Luft selbst bei hohen Fließgeschwindigkeiten sehr stabil und reduzieren die Reibung an der Oberfläche. In einem von der DFG geförderten Projekt wird weiterhin in Zusammenarbeit mit dem Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen ein mathematischer Ansatz zum Verständnis und der Optimierung der technischen Umsetzung reibungsreduzierender Luft-Wasser-Grenzflächen verfolgt. Durch das laufende fächerübergreifende DFG-Graduiertenkolleg Bionik Interaktionen über Grenzflächen zur Außenwelt wird der interdisziplinäre Forschungsbereich Bionik in Bonn gestärkt sowie die Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich intensiviert. Am Nees-Institut läuft in diesem Rahmen eine Doktorarbeit zu den optischen Eigenschaften pflanzlicher Oberflächen und den Möglichkeiten ihrer technischen Nutzung. Barthlott, W., Schimmel, T., Wiersch, S., Koch, K., Brede, M., Barczewski, M., Walheim, S., Weis, A., Kaltenmaier, A., Leder, A. & Bohn H.F. (2010): The Sal- 10

11 vinia paradox: superhydrophobic surfaces with hydrophilic pins for air-retention under water. Advanced Materials 22: 1-4. Ditsche-Kuru, P., Koop, J.H.E. & Gorb, S.N. (2010): Underwater attachment in current: The role of gill lamella surfaces of the mayfly larvae Epeorus assimilis in the attachment to substrates of different roughness. Journal of Experimental Biology, 213: Koch, K., Bhushan, B. & Barthlott, W. (2010): Functional plant surfaces, smart materials. In: Bushan, B. (Hrsg): Handbook of Nanotechnology, 3rd Ed. Springer, Heidelberg, Germany S Schweikart, A., Zimin, D., Handge, U.A., Bennemann, M., Altstädt, V., Fery, A. & Koch, K. (2010): Fabrication of Artificial Petal Sculptures by Replication of Sub-micron Surface Wrinkles. Macromol. Chem. Phys. 211: II. Systematik, Morphologie und Taxonomie Prof. Dr. Eberhard Fischer (Koblenz) setzte die systematischen Arbeiten an Scrophulariaceen und verwandten Familien fort. Er konnte eine neue Art der Gattung Teedia, die bisher nur aus Südafrika bekannt war, in Madagaskar entdecken. Es wurde mit der Revision der tropischen Arten der Gattung Harveya (Orobanchaceae) begonnen. Dabei wurden mehrere neue Arten entdeckt, von denen bisher nur Harveya udzungwensis aus Tanzania charakterisiert und beschrieben werden konnte. Aus Guinea und Mali wurde eine neue Striga in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Royal Botanic Gardens, Kew, beschrieben. Die Orchideen-Flora von Rwanda wurde revidiert und ein illustrierter Feldführer publiziert. Im Rahmen dieser Arbeiten konnten 12 neue Arten entdeckt und bisher nur z.t. beschrieben werden. Im Zusammenhang mit der Orchideenflora konnten auch die afrikanischen Vertreter der holomykotrophen Gattung Gastrodia in Zusammenarbeit mit Dr. Phillip Cribb (Kew) revidiert und mit 2 neuen Arten deutlich erweitert werden. Untersuchungen an Apocynaceen in Rwanda führten zur Entdeckung einer neuen Art der Gattung Neoschumannia, von der bisher eine Art (N. kamerunensis) aus Westafrika und eine zweite Art (N. cardinea) aus Tanzania und Zimbabwe bekannt waren. In Rwanda konnte eine dritte Art (N. gishwatiensis) entdeckt werden. Damit ergibt sich für die Gattung eine typische Refugialverbreitung. Bei den ökologischen Untersuchungen im Kakamega Forest, Kenya, wurde erstmals eine Checkliste aller nachgewiesenen Gefäßpflanzen zusammengestellt. In Rwanda wurden Vorbereitung zur Wiedereinbürgerung der in der Natur ausgestorbenen endemischen Seerose Nymphaea thermarum Eb.Fisch. in Zusammenarbeit mit den Botanischen Gärten der Universität Bonn und den Royal Botanic Gardens, Kew, getroffen. Für das Curtis s Botanical Magazine konnte eine Beschreibung der Art erstellt werden. Hr. Vogel hat seine Studie Ambush practices of ants inhabiting leaf domatia in Amazonia unter Berücksichtigung aktueller Beiträge anderer Autoren überarbeitet und zum Druck fertiggestellt. Seine Erhebungen zur Pollinationsbiologie von Linum flavum wurden fortgesetzt (s. Jahrbuch 2009). Da Aktivitäten und Populationsdichte 11

12 des monolectischen Bestäubers dieser Lein-Art im Berichtsjahr jedoch infolge des regenreichen Sommers extrem zurückgegangen waren, ist eine weitere Blühperiode für den Abschluss des Programmes abzuwarten. Die Abhandlung Hrn. Vogels betitelt Blütenbiologische Typen als Elemente der Sippengliederung, dargestellt anhand der Flora Südafrikas Verlag Fischer Jena 1954 (338 pp.) wird z.zt. von Frau Dr. E. Pischtschan (Wiesbaden) ins Englische übersetzt. Obwohl die einzige Darstellung der adaptiven Radiation von Blütensyndromen und deren theoretische Interpretation seit Sprengel, blieb diese Publikation in der anglophonen Fachwelt wenig bekannt. Südafrikanische Kollegen und ihre Arbeitsgruppen, die einschlägige Forschungen intensiv wieder aufgenommen haben, regten deshalb die Übertragung an. Diese Arbeit ist inzwischen zu 60% des Umfangs fortgeschritten. Cribb, P., Fischer, E. & Killmann, D. (2010): A revision of Gastrodia (Orchidaceae, Epidendroideae, Gastrodieae) in tropical Africa. Kew Bulletin 65: Fischer, E. & M. Rodriguez, C. (2010): 690. Nymphaea thermarum Nymphaeaceae Plant in Peril. Curtis s Botanical Magazine, vol. 27 (4): (im Druck). Fischer, E., Darbyshire, I. & Cheek, M. (2010): A new species of Striga Lour. (Orobanchaceae) from Guinée and Mali. Kew Bull. (im Druck). Fischer, E., Killmann, D., Delepiere, G. & Lebel, J.-P. (2010): The orchids of Rwanda. An illustrated field guide. Koblenz Geographical Colloquia, Series Biogeographical Monographs 2: 439 S. Fischer, E., Killmann, D., Lebel, J.-P. & Delepierre, G. (2010): Polystachya anastacialynae eine neue Art aus dem Nyungwe Nationalpark, Ruanda - Polystachya anastacialynae a new species from Nyungwe National Park, Rwanda. Die Orchidee 61: Fischer, E., Killmann, D., Lebel, J.-P. & Delepierre, G. (2010): Polystachya samilae eine neue Art aus dem Nyungwe Nationalpark, Ruanda - Polystachya samilae a new species from Nyungwe National Park, Rwanda. Die Orchidee 61: Fischer, E., Venter, J., Killmann, D. & Meve, U. (2010): Epistemma neuerburgii (Apocynaceae, Periplocoideae) a new epiphytic species from Nyungwe National Park, Rwanda. J. South Afr. Bot. (im Druck). 12