Forschung

Phylogenetik und Systematik
Mikroevolution der Pflanzen
Geobotanik
Geschichte der Botanik
  • Phylogenetik und Systematik

    Seit mehr als zweihundert Jahren findet in Jena pflanzensystematische Forschung statt. Der Versuch, die natürliche Ordnung im Pflanzenreich zu finden, zieht sich wie ein roter Faden durch die botanische Forschung in Jena. Heute nutzen wir alle Merkmalsbereiche der Pflanzen, um zu einem stabilen System zu kommen und gesicherte Aussagen über evolutive Veränderungen im Lauf der Erdgeschichte zu treffen. Phylogenetische und Phylogenomische Arbeiten befassen sich mit unterschiedlichen Gruppen von den Moosen bis zu den Korbblütengewächsen.

    Aktuelle Forschungsfelder und laufende Projekte

    • Molekularsystematische und morphologische Untersuchungen der Porellales (Hepaticae, Lebermoose)
    • Phylogenie und Biogeographie der Gattung Pinguicula
    • Phylogenie und Systematik der Asteraceae, insbesondere der Tribus Astereae und Cardueae

    Abgeschlossene Projekte

    • Phylogenomische Rekonstruktion der Angiospermenevolution auf der Grundlage von Organellengenomen
    • Phylogenie der Gattung Malus und die Entstehung des Kulturapfels Malus domestica (Gemeinschaftsprojekt mit Dr. V. Goremykin, IASMA)
    • Molekularbiologische Untersuchungen von Chloroplastengenomen ausgewählter Vertreter der Monotropaceae
    • Molekularsystematische Untersuchungen zur Phylogenie von Carex subg. Vignea
    • Molekularsystematische Studien zu Kakteen und Euphorbiaceae
  • Mikroevolution der Pflanzen

    Arten sind keine unveränderlichen Einheiten, sondern wandeln sich ständig in Anpassung an Umweltveränderungen und durch Zufallsprozesse. Dabei können sich innerartliche Differenzierungen ausbilden, die unter Umständen zur Bildung neuer Arten führen. Auch bereits getrennte Arten können in genetischen Kontakt treten und über Hybridisierungsvorgänge verschmelzen oder neue Arten hervorbringen. Dynamik und Verlauf der Veränderungen sind nicht nur von äußeren Einflüssen abhängig, sondern ganz wesentlich auch durch Eigenschaften der Pflanzen selbst. Die oben skizzierten Prozesse der Evolution in Populationen sind Gegenstand der Mikroevolutionsforschung. Für Aussagen hinsichtlich mikroevolutionärer Prozesse werden Individuen unterschiedlicher Populationen genetisch, zytologisch, anatomisch und morphologisch untersucht.

    Aktuelle Forschungsfelder und laufende Projekte

    • Genetische Ressourcen von Adansonia digitata L. (Malvaceae)
    • Genetische Ressourcen und Ökotypendifferenzierung von Thymus praecox OPIZ (Lamiaceae)
    • Adaptation des Berg-Steinkrauts (Alyssum montanum L., Brassicaceae) an metallhaltige Standorte und Ökotypendifferenzierung
    • Evolution und Systematik des Frullania tamarisci- und Frullania dilatata-Artkomplexes in Europa und Nordamerika
    • Kryptische Arten in Frullania asagrayana
    • Evolution und Systematik des Polyploidkomplexes um Festuca valesiaca (Poaceae), insbesondere der oktoploiden und dekaploiden Sippen in den Zentral-Alpen
    • Evolution und Systematik der oktoploiden Festuca laevigata (Poaceae) und nahe verwandter Arten in den Alpen
    • Biogeographie und genetische Differenzierung bei Alyssum montanum
    • Herkunft und Evolution der Ackerunkräuter: Ökotypenbildung bei Galium aparine und Lapsana communis
    • Reproduktionsstrategien und Diversität von Pflanzenarten

    Abgeschlossene Projekte

    • Reproduktionsbiologie ausgewählter Arten der Gattung Viola
    • Evolution des Prunus spinosa-Prunus insititia-Komplexes
    • Evolution und Reproduktion in der Gattung Cyclamen
    • Hybridisierung von Nymphaea alba und Nymphaea candida
    • Ökologische und Genetische Differenzierung bei Armeria in Mitteleuropa
  • Geobotanik

    Floristik und Vegetationskunde

    Die Diversität der Pflanzen lässt sich nicht verstehen, ohne auf den Anpassungswert der Merkmale und die Einbettung der Arten in Ökosysteme einzugehen. Außer aktuell wirkenden Standortfaktoren wie Klima, Konkurrenz, Nährstoffversorgung etc. sind es auch historische Faktoren wie die Geschichte der Landnutzung, die die Pflanzenverbreitung und Ausbildung von Pflanzengesell­schaften bestimmen. Seit vielen Jahren pflegen wir die Bearbeitung der Flora Thüringens. So konnten wir in den letzten Jahren einen Florenatlas und eine Flora Thüringens herausgeben. Diese Daten erlauben auch eine Bewertung der Dynamik in der Pflanzenverbreitung. Dies ist auch vor dem Hintergrund des Klimawandels von Interesse. Auch in anderen Weltgegenden beteiligen wir uns an der Inventarisierung der pflanzlichen Biodiversität. Weiter interessieren uns Standorte mit besonderen Herausforderungen für Pflanzen wie natürliche und anthropogene salz- und metallbelastete Standorte.

    Aktuelle Forschungsfelder und laufende Projekte

    • Flora und Vegetation metallhaltiger Standorte in Mitteleuropa: Diversität, genetische Differenzierung und Schutz
    • Ausbreitung von Halophyten auf sekundären Standorten in Mitteldeutschland
    • Natürliche Sukzession und Renaturierung in Bergbaufolgelandschaften
    • Sukzession auf Kupferschieferhalden
    • Langzeitbeobachtung der Sukzession im Naturschutzgebiet „Leutratal“
    • Beiträge zur Flora von Ecuador, Chile und Kuba
    • Verbreitung von Arten der Roten Liste in Teilgebieten Thüringens
    • Untersuchungen zur Moosflora Mitteldeutschlands (http://www.zentralstelle-deutschland.de/)
    • Moosflora im Zeitzer Forst
    • Verbreitung ausgewählter Laub- und Lebermoose in Teilen Thüringens
    • Ausbreitung von Tortula latifolia im Saaletal
    • Bryoflora Georgiens und Kaukasiens
    • Wiederbesiedlung mit SO2 empfindlichen Rindenmoosen in Tälern Ostthüringens

    Abgeschlossene Projekte

    • Floristische Kartierung der Farn- und Blütenpflanzen in Thüringen
    • Erarbeitung einer neuen Flora von Thüringen

    Vegetationsentwicklung und Gefährdungsanalyse ausgewählter Pflanzenarten

    Die Gefährdung vieler Farn- und Blütenpflanzenarten durch Zerstörung oder Beeinträchtigung ihrer Standorte aber auch durch veränderte Landnutzung ist trotz eines wachsenden Problembewusstseins nach wie vor ein drängendes Problem. So gelten derzeit etwa 30 % der Arten der Flora Deutschlands als gefährdet. In Zusammenarbeit mit Naturschutzbehörden haben wir in mehreren Studien ausgewählte Pflanzenarten Mitteleuropas hinsichtlich ihrer Überlebensfähigkeit, ihrer genetischen Konstitution und reproduktiven Fitness analysiert und Möglichkeiten zu mittel- und langfristigem Erhalt der Populationen diskutiert.

    Folgende Arten wurden bzw. werden betrachtet:

    • Armeria maritima ssp. halleri var. hornburgensis und var. bottendorfensis (Hornburger und Bottendorfer  Grasnelke)
    • Clematis recta (Aufrechte Waldrebe)
    • Cornus mas (Kornelkirsche)
    • Dianthus seguieri (Busch-Nelke)
    • Marrubium peregrinum (Wander-Andorn)
    • Helianthemum apenninum (Apenninen-Sonnenröschen)
    • Peucedanum alsaticum (Elsässer Haarstrang)
    • Quercus pubescens (Flaum-Eiche)
    • Rhinanthus rumelicus (Drüsiger Klappertopf)

    Landnutzungssysteme und pflanzliche Biodiversität

    Die pflanzliche Vielfalt in Mitteleuropa ist Ergebnis von natürlichen Entwicklungen und der Landnutzung durch den Menschen. Das Verständnis von Mustern und Veränderungen, die sich aus dem Wechselspiel dieser Einflüsse ergeben, ist eine Voraussetzung für die Interpretation von Verbreitungsmustern und mikroevolutionären Prozessen sowie für effektiven Naturschutz. In mehreren Projekten erforschen wir die historische Entstehung der heimischen Pflanzenvielfalt. Außerdem beschäftigt uns die Frage, wie auch in Zukunft die Biodiversität heimischer Lebensräume erhalten werden kann, wenn sich die Landnutzung durch den Anbau von industriell genutzten Pflanzen, z. B. „Energiepflanzen“, tiefgreifend verändert.

    Aktuelle Forschungsfelder und laufende Projekte

    Historische Landnutzungssysteme und pflanzliche Biodiversität
    • Korrelation unterschiedlicher Raumeinheiten mit der Verbreitung von Pflanzenarten: Siedlungsräume, historische Landnutzungssysteme, Kulturlandschaftseinheiten, etc.
    • Einfluss historischer Landnutzungssysteme auf Chorologie und Sippenbildung: Prozesse, Ereignisse, Wechsel- wirkungen
      • (Hornungia petraea, Astragalus danicus, Himantoglossum hircinum)
    • Definition, Abgrenzung und Klassifikation von Landnutzungssystemen unter botanisch-ökologischen Gesichtspunkten
    • Ableitung von Bewertungskriterien und Artenschutzmaßnahmen für den Naturschutz
    Aktuelle und künftige Landnutzungssysteme und pflanzliche Biodiversität
    • Analyse und Bewertung der Phytodiversitätspotentiale von Standorten, deren Umgebung und Anbaukulturen: Realisierung des Teilprojektes „Landnutzungssysteme und pflanzliche Biodiversität“ im Forschungsverbund ELKE III („Extensive Landnutzungskonzepte als mögliche Kompensationsleistung in der Eingriffsregelung“)
    • Ableitung potentieller Begleitarten für neuartige Anbaukulturen der NaWaRos (Nachwachsenden Rohstoffe) inkl. des Energiepflanzenanbaus aus den pflanzlichen Biodiversitätspotentialen: Federführung im Projekt INA („Implementierung zusätzlicher Biodiversitätsleistungen in den NaWaRo-Anbau“; Antragsvorbereitung)
    • Beitrag zum Verbundprojekt Aqua@diva (Proexzellenzinitiative Thüringen): Wie gelangen Informationen über die pflanzliche Biodiversität in tiefer Bodenschichten und ins Grundwasser? – Entwicklung von DNA-basierten Bestimmungsverfahren für Wurzeln
    Bodensamenbanken
    • Entwicklung einer Methodik zur Analyse und Bewertung von Bodensamenbanken / Diasporenbanken für die Standortbewertung sowie die naturschutzrechtliche und baugesetzliche Eingriffsbewertung
    • Rekonstruktion historischer Landnutzungssysteme aus der Bodensamenbank
    • Beitrag der Bodensamenbanken zur inter- und intraspezifischen Biodiversität
    • Revitalisierung von Bodensamenbanken, insbesondere auf wasserbeeinflussten Standorten: Revitalisierung der Samenbank in Teichböden im Dreba-Plothener Teichgebiet
  • Geschichte der Botanik

    Das Bemühen, die Vielfalt der Pflanzen in einem System zu ordnen, reicht bis in die Antike zurück. Theoretische Grundlagen und Methodik des Faches sind dabei eng mit philosophischen Kontexten verbunden und andererseits auch abhängig von materiellen Arbeitsbedingungen. Für die Arbeit des Pflanzensystematikers ist das Verständnis älterer Fachliteratur unbedingt notwendig und erfordert die Kenntnis der Geschichte der Botanik als Wissenschaft.
    • Biographien ausgewählter Sammler und Botaniker
    • Das Herbarium Haussknecht in Vergangenheit und Gegenwart
    • Naturverständnis und Systementwürfe der Goethezeit