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Eine Veränderung der Standortfaktoren, beispielsweise bedingt durch den Klimawandel, kann mehr oder minder starke Effekte auf die Lebensbedingungen von Pflanzen ausüben. In landwirtschaftlich genutzten Ökosystemen betrifft dies sowohl die Kulturpflanzen, als auch die mit ihnen vergesellschaftete Ackerunkrautflora. In den vergangen Jahrzehnten konnten Veränderungen in der Abundanz, der Physiologie und der geographische Verbreitung einzelner Unkrautarten festgestellt werden. Die Verbreitung von Unkräutern wird im Allgemeinen durch ein plastisches Verhalten gegenüber ökologischen Faktoren (z.B. Temperatur, Feuchte, Boden usw.), oder durch eine Adaption an diese, durch die Konkurrenzbeziehungen zueinander, sowie zur Kulturpflanze und durch anthropogene Einflüsse bestimmt. In Ackerunkrautfloren wird verstärkt ein Wandel der Zusammensetzung des Artenspektrums und eine Verschiebung der Bedeutung einzelner Arten beobachtet. Unkräuter, die aktuell lediglich auf Ruderalstandorten, oder in geringem Abundanzen vorkamen („sleeper weeds“), erfuhren durch die Veränderung ihrer Umweltbedingungen die Gelegenheit zur Ausbreitung. Demgegenüber stehen Unkrautarten, die bereits in einem Gebiet etabliert sind und möglicherweise mit Verschiebungen (Zu- und Abnahmen) im Verbreitungsgebiet reagieren. Dabei ist ein besonderes Augenmerk auf Ausbreitungstendenzen von konkurrenzstarken Neophyten, aber auch auf sleeper weeds zu legen. Aus den klein- und großräumigen Areal- und Nischenverschiebungen folgen mögliche Gleichgewichtsveränderungen zwischen den Nutzpflanzen und den Unkräutern. Diese können zu Ertragsverlusten in Ackerkulturen führen und erfordern gezielte Anpassungsmaßnahmen in der Unkrautbekämpfung. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen veränderter Umweltbedingungen, insbesondere der für die Zukunft prognostizierten Klimabedingungen, auf Ackerunkräuter für den Raum Niedersachsen für das Jahr 2100 zu untersuchen. Dies wurde anhand von zwei unterschiedlichen Methoden - von prozessbasierten, experimentellen Gefäßversuchen und von korrelativer bioklimatischer Nischenmodellierung mit einem maximum Entropieansatz- für eine Auswahl an Unkrautarten vorgenommen. Der Fokus lag dabei auf drei Unkräutern, die Tendenzen zeigen, ihre Verbreitung in Europa zu verändern, und die aktuell in unterschiedlicher Häufigkeit in Niedersachsen vorkommen: Abutilon theophrasti, Datura stramonium und Iva xanthiifolia. Sie repräsentieren eine Artengruppe mit ähnlichen ökologischen Merkmalen: kompetitive, ruderale, stresstolerante, wärmeliebende, sommerannuelle C3-Ackerunkräuter. Ein Vorkommen dieser Arten wirkt sich negativ auf die landwirtschaftliche Produktivität aus; Iva xanthiifolia kann zusätzlich durch Allergene schädlich auf die menschliche Gesundheit wirken. Die in Rahmen dieser Arbeit durchgeführten manipulativen experimentellen Studien erfassten, wie sich veränderte Umweltbedingungen in Form einer Temperaturerhöhung (Umgebungstemperatur +2,5°C) und einer Reduktion der Bodenfeuchte (Feuchtigkeit des Bodens zwischen -0,1 bis -1,5 MPa) im Vergleich zu Umgebungstemperatur und guter Wasserversorgung (-0,0036 MPa) in unterschiedlichen Bodenarten (Lehm, Ton, Torf und Sand), sowie deren Wechselwirkungen, auf die Auflaufcharakteristika und das Wachstum der untersuchten Unkräuter auswirkten. Das Auflaufverhalten der Unkräuter war wesentlich durch die Umgebungsbedingungen (Nischenbedingungen) beeinflusst. Die Anwendung eines linearen gemischten Models und Ereigniszeitanalyse ergaben, dass Trockenheit die Anzahl der aufgelaufenen Keimlinge, und auch die Wahrscheinlichkeit, dass diese in den meisten Umweltbedingungen auflaufen könnten, verringerte. Dies war ergänzend in Umweltkombinationen mit erhöhter Temperatur und sandigen Boden signifikant feststellbar. Bei trockenen Bedingungen konnte die höchste Auflaufrate in torfhaltigen Bodenfestgestellt werden. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass für I. xanthiifolia die erhöhte Temperatur und reduzierte Wasserverfügbarkeit außerhalb der Optimalbedingungen für das Auflaufen lagen. Als direkte Fortsetzung des Auflaufexperimentes, unter selbigen Umweltbedingungen wie in der Auflaufphase, folgte das Wachstumsexperiment. Es zeigte sich, dass eine Erhöhung der Temperatur und eine verringerte Wasserverfügbarkeit sich negativ auf vegetative Merkmale (z.B. Gesamtpflanzenbiomasse, Blattfläche oder Wurzellänge) der untersuchten Unkräuter auswirkten. Torf -und tonhaltige Böden boten bessere Wachstumsbedingungen bei Trockenheit und Erwärmung als andere Bodentypen. Ein positives Pflanzenwachstum von I. xanthiifolia war stärker in guten Feuchtigkeitsbedingungen und kühleren Temperaturen festzustellen. Für A. theophrasti und D. stramonium konnte eine gesteigertes Wachstum in torf -und tonhaltige Böden unter Trockenheit und Erwärmung beobachtet werden. Diese beiden Arten wiesen eine höhere Plastizität als I. xanthiifolia in allen getesteten Nischenbedingungen auf. Die Ergebnisse aus den experimentellen Versuchen zeigten, dass unter zukünftigen klimatischen Bedingen besonders in torf- und sandhaltigen Böden stärker Veränderungen im Wachstums- und Auflaufverhalten der Unkräuter auftreten könnten. Des Weiteren schließen wir aus unseren experimentellen Ergebnissen, dass der prognostizierte klimatische Wandel das Auflauf- und Wachstumsverhalten von I. xanthiifolia beeinträchtigen könnte. Für A. theophrasti und D. stramonium leiteten wir hingegen aus ihrer hohen Toleranz gegenüber einem breiten Spektrum von Nischenbedingungen einen Vorteil unter den für die Zukunft prognostizierten klimatischen Bedingungen ab. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine ökologische Nischenmodellierung für die drei betrachteten Unkrautarten mit der Software MaxEnt erstellt. Die Modellierung wurde von Jana Bürger durchgeführt. Alle von ihr bearbeiten Teile, sind als dieses gekennzeichnet und sind von den Eigenteilen klar ersichtlich und voneinander abgrenzbar. Die Ergebnisse zeigten, basierend auf geeignetem Habitatszuwachs oder -verlust, dass die prognostizierten Klimabedingungen mäßige bis starke Auswirkungen auf die potentielle Verbreitung der Zielunkrautarten in Niedersachsen ausüben könnten. Die relevanten Umweltfaktoren (z. B. Temperatur, Feuchte, Boden, Landnutzug und Landbedeckung) für die potentielle zukünftige Verbreitung und Habitateignung unterschieden sich für die einzelnen Unkrautarten. Die Ergebnisse der Artverbreitungsmodellierung ergaben für A. theophrasti eine andere Aussage als die manipulativen Experimente. Das Model beschrieb eine mögliche Abnahme des potentiellen Verbreitungsgebietes und der Habitateignung für diese Art in Niedersachsen, wohingegen die Gefäßversuche eine hohe Plastizität und Toleranz gegenüber unterschiedlichen Nischenbedingungen ergaben. Bei den anderen beiden Arten stimmten die Ergebnisse der Modellierung mit den experimentellen Ergebnissen insofern überein, als dass eine mögliche Zunahme der Habitateignung für D. stramonium und eine Abnahme für I. xanthiifolia in Niedersachsen prognostiziert wurde. Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass obwohl die untersuchten Unkräuter als eine Gruppe von Arten mit ähnlichen ökologischen Merkmalen ausgewählt wurden, unterschiedliche artspezifische Reaktionen in Bezug auf ihre Morphologie und ihre Verbreitung unter künftigen klimatischen Bedingungen zu erwarten sind. Des Weiteren sollten zukünftige Untersuchungen zu einem Ackerunkrautwandel neben veränderten Umweltbedingungen auch einer Veränderung der Landnutzung (Anbauspektrum) und der Bewirtschaftungsweise (Fruchtfolgen, Bodenbearbeitung, Pflanzenschutzmaßnahmen) einen höheren Stellenwert einräumen. Dieser integrative Ansatz, welcher manipulative Experimente und ökologische Nischenmodellierung verband, erklärte die aktuelle und die zukünftige potentielle Verbreitung und Habitateignung präziser, als eine getrennte Analyse es ermöglicht hätte. Ein solch kombinierter Ansatz kann zu einer höheren Vorhersagegenauigkeit der Auswirkungen von veränderten Umweltbedingungen auf Pflanzen- und Ökosystemprozesse in Niedersachsen beitragen.

Raps (Brassica napus L.) ist die bedeutendste Ölpflanze in Deutschland. Der Ertrag wird jährlich durch den Befall von Schädlingen bedroht. Zum Einsatz kommen im konventionellen Anbau verschiedene Insektizide. Der Befall mit Rapsstängelrüsslern (Ceutorhynchus napi GYLL.) kann bis zu 70 % Minderertrag zur Folge haben. Entscheidend für die Ausprägung des Schadens ist der Vorgang der Eiablage. Mit der Eiablage gibt das Weibchen ein Sekret ab, welches das Stängelmark schädigt und die charakteristischen Symptome hervorruft. Die Symptome sind Stauchung der Pflanzen, verdrehte und aufgeplatzte Stängel. Die Wunden können Eintrittspforten für pilzliche Erreger sein. Die Eier bzw. Larven, die im Stängel schlüpfen und sich vom Stängelmark ernähren, sind mit konventionellen Insektizidbehandlungen nicht erreichbar. Der Schaden durch erwachsene Tiere ist, abgesehen von der Eiablage, unerheblich. Im Hinblick auf die Biologie von Insekten sind die Temperatureinflüsse von außen maßgeblich. Für den Klimawandel wird eine Erwärmung für Niedersachsen vorhergesagt von 2°C für die nahe Zukunft und 4°C für den Zeitraum 2070 - 2100. Ziel dieser Studie war es mit verschiedenen Versuchen den Einfluss des Klimawandels auf die Schädling-Pflanzen Beziehung zu benennen. Dazu gehörte ein Feldversuch, der angesetzt wurde um die Ausprägung des Schadens durch den Rapsstängelrüssler an zwei verschiedenen Sorten zu vergleichen. Des Weiteren wurde untersucht wie sich eine erhöhte Bodentemperatur auf die Wirtspflanze und deren natürlicher Befall sowie das Schlupfen der erwachsenen Rüssler auswirkt. Im Labor wurden die Eiablage, die Lebensdauer und die Fertilität erwachsener Weibchen unter Einfluss unterschiedlicher Temperaturen beobachtet. Im Zuge des Klimawandels wird sich neben der Temperatur auch die Regenverteilung verändern. Deshalb befasste sich abschließend ein Versuch mit der Auswirkung von Trockenstress auf das Duftstoffspektrum von Raps. Die Ergebnisse dieser Studie sind ebenso vielfältig wie die Versuche selbst. Der Feldversuch hat keine Unterschiede des Befalls zwischen zwei Sorten gezeigt. Im Frühjahr bevorzugten die RSR die frühe Sorte und wechselten später auf die späte Sorte. Eindeutige Präferenzen waren nicht erkennbar. Indikatoren für die Ausprägung des Schadens kristallisierten sich nicht heraus. Innerhalb der Göttinger Bodenerwärmungsanlage wurde deutlich, dass die Erhöhung der Bodentemperatur auf 2°C und 4°C einen signifikanten Einfluss auf das Wachstum der Rapspflanzen hatte. Dies spiegelte sich auch in den Befallshäufigkeiten wieder. Die großen Pflanzen aus den erwärmten Bereichen wurden zur Eiablage der weiblichen Rapsstängelrüssler bevorzugt. In den erwärmten Bereichen wurden auch eine Woche früher 50 % des Schlupf der Erwachsenen erreicht. Die Eiablage ist temperaturabhängig. Je höher die Temperatur ist, desto signifikant mehr Eier werden gelegt. Es wurde ein Unterschied deutlich im Temperaturbedürfnis des Ei-Schlupf und in der Mortalitätsrate, ob die Temperatur gleichförmig oder wechselnd auf die Eier einwirkt. Die Fertilität und die Lebensdauer der erwachsenen Weibchen wurden nicht von der Temperatur beeinflusst. Trockenstress verändert das Duftstoffspektrum von Rapspflanzen. Es gibt Unterschiede in der Zusammensetzung der Duftstoffprofile und in der Intensität der abgegebenen Stoffe. Diese werden verändert durch den Trockenstress sowohl als auch durch den Fraß der erwachsenen Rüsslern. Diese Versuche waren der Anfang für die Erforschung des Klimawandels am Beispiel der Interaktion zwischen Raps und Rapsstängelrüsslers. Abschließend müssen weitere Versuche den komplexen Einfluss des Klimawandels auf dieser Beziehung klären.

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