Arnica montana in Grünlandtypen des Apuseni-Gebirges, RO · des Apuseni-Gebirges, RO . Naturschutz...

Naturschutz durch Nutzung, 24. Januar 2018 Anja zur Loye - [email protected]

Vorkommen, Vitalität & Inhaltsstoffe von Arnica montana in Grünlandtypen

des Apuseni-Gebirges, RO


Vorkommen, Vitalität & Inhaltsstoffe von Arnica montana

Vortragsübersicht

1.) Hintergrund

2.) Untersuchungsgebiet und Datenaufnahme

3.) Grünlandtypen

4.) Arnikaökologie Arnikavitalität Arnika-Inhaltsstoffe

5.) Erwartungen

6.) Ergebnisse

7.) Fazit



Hintergrund


Hintergrund


Rumänien-Reise (Juni/Juli 2017) Forschungsprojekt PharmaHerbs (Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg) Datenaufnahme Doktorarbeit (Universität Freiburg) Ann-Christine Hartmann - Masterarbeit (Prof. Dr. Albert Reif) Alexander Kiel - Bachelorarbeit (Prof. Dr. Irmgard Merfort)



Untersuchungsgebiet & Datenaufnahme


Untersuchungsgebiet

Quelle: A. Hartmann



Untersuchungsgebiet

Quelle: A. Hartmann

Lage der Aufnahmeflächen auf dem Plateau Gheţari-Ocoale im Bezik Alba, Region Siebenbürgen


3 Aufnahmeflächen

75 Vegetationsaufnahmen (1m² alle Pflanzen + Moose, Deckung nach BB)

+ Geländedaten (GPS, Höhe m ü. NN, Hangneigung, Exposition, Form)

75 Bodenproben 300 Arnika Blüten + Vermessungen der Arnika (Höhe, Blattanzahl , Blütenanzahl, Blattbreite, Blattfläche)

30 Inhaltsstoffanalysen (GCMS)


Datenaufnahme


Gliederung der Aufnahmeflächen in ein nach N ausgerichtetes 50 x 50 m Raster


Datenaufnahme

gl 5 225 rp, 45 pP

gl 26 125 rp 25 pP

gl 2 95 rp 20 pP


Gliederung der Aufnahmeflächen in ein nach N ausgerichtetes 50 x 50 m Raster


Datenaufnahme


VP1 VP2

VP3

VP4

VP5 VP6

VP7

VP8

APa APb APc

APd APe APf

APg APh APi

RP

Überprüfung jedes Rasterpunktes: Genug A. (4 Blüten + 4 Knospen) in den VP, zusätzlich in den umgebenden AP



Grünlandtypen

Vegetationsprägende Faktoren im Untersuchungsgebiet: Klima, Boden, montane Lage (1100-1800 m ü NN) und Landnutzung

Drei grundlegende Grünlandklassen: 1.) Molinio-Arrhenatheretea (Grünlandgesellschaften)

Feucht- & Frischwiesen, Fettweiden, geprägt durch gute Wasser- und

Nährstoffversorgung, verhältnismäßig hohe Futterqualität

2.) Festuco-Brometea (Volltrocken- und Halbtrockenrasen) geprägt durch Exposition, Gründigkeit und Wasserhaushalt, geringer

Heuertrag daher eher Beweidung

3.) Nardo-Callunetea (Borstgrasrasen und Zwergstrauchheiden) bodensaure Magerrasen, geprägt durch niedrigen Boden pH-Wert und

Mangel an pflanzenverfügbaren Nährstoffen im Boden (Brinkmann, 2006)


Grünlandtypen




Arnikaökologie, -vitalität, -Inhaltsstoffe

- Düngerfeindlicher Magerkeitszeiger

- Silikat-Magerrasen und -weiden - Charakterart der Nardetalia

- frische bis wechselfrische, nährstoffarme, mehr oder

weniger basenreiche, kalkarme und saure Standorte

- Torfig-humose Ton- und Lehmböden

- Schlechte Futterpflanze (Oberdorfer, 2001)


Arnikaökologie


Habitus: - Staude mit grundständiger flaumiger Blattrosette - Einfacher bis wenigästiger Stängel, Höhe: 20 – 60 cm mit 1-2 gegenständigen Blattpaaren

- Aromatisch duftende Blüten (meist 1-3, selten mehr) mit einem ᴓ von 4-8 cm (Fitter et al., 1986, Spohn, 2008)


Arnikavitalität



Arnika Inhaltsstoffe

Arnikablüte – Arnica flos Typische Sekundärmetabolite: - Sesquiterpenlactone

Hauptwirkstoffe: Helenalin- und Dihydrohelenalinderivate




Erwartungen


Erwartungen

- Arnika kommt in unterschiedlichen Grünlandtypen vor

- Das Arnikavorkommen variiert zwischen den unterschiedlichen Grünlandtypen diese unterscheiden sich im pH-Wert und Nährstoffgehalt und führen zu einer unterschiedlichen Arnikavitalität

- Der Inhaltsstoffgehalt der Arnika wird durch Umweltfaktoren beeinflusst




Ergebnisse


Ergebnisse - Vorkommen


3 Gr 4 Gr 5 Gr

T -30.86 -28.91 -27.05

A 0.14 0.16 0.18

p 0.001 0.001 0.001

Clusteranalyse plots grouped by their floristic composition




Ordination




Gr. Art

a

Arnica montana L. Nardus stricta L. Carex echinata Murray Potentilla erecta L. Carex pilulifera L. Soldanella hungarica Simonk. Deschampsia flexuosa (L.) Trin. Vaccinium myrtillus L. Hieracium murorum L. Vaccinium vitis-idaea L. Melampyrum sylvaticum L.

b

Anthoxanthum odoratum L. Rhinantus minor L. Briza media L. Rumex acetosella L. Campanula patula L. Scorzonera rosea Cynosorus cristatus L. Silene nutans L. Euphrasia rostkoviana Hayne Stellaria graminea L. Leucanthemum vulgare L. Trisetum flavescens (L.) P.B. Lotus corniculatus L. Trifolium pratense L. Luzula multiflora (Retz.) Lej. Trifolium repens L. Plantago lanceolata L. Viola declinata Waldst. & Kit.

c

Ajuga reptans L. Leontodon hispidus L. Alchemilla vulgaris Opiz. Linum catharticum L. Anthyllis vulneraria L. Pimpinella major (L.) Huds. Carlina acaulis L. Plantago media L. Centaurea montana L. Polygala comosa Schkuhr Centaurea pseudophrygia C. A. Mey Polygala vulgaris L. Colchicum autumnale L. Primula veris L. Euphorbia carniolica Jacq. Ranunculus polyanthemos L. Galium mollugo L. Scabiosa columbaria L. Gentianella austriaca (A.Kern & J. Kern) Holub Thymus glabrescens Willd. Hieracium pilosella L. Trollius europaeus L.

Festuco-Brometea: Brometalia erecti - trocken

Nardo-Callunetea: Nardetalia - sauer, nährstoffarm

Molinio-Arrhenatheretea: Arrhenatheretalia - nährstoffreich

Ind

ikatorarte

nan

alyse




a.) Kl.: Nardo-Callunetea Prsg 49

Ord.: Nardetalia Oberd. 1949

Verb.: Potentillo-Nardion Simon 1958

Ges.: Viola declinatae-Nardetum Simon 1966

Scorzonera roseae- Festucetum nigrescentis (Puscaru et al. 1956) Coldea 1987

trocken bis mäßig frisch

mehr oder weniger nährstoffarm sauer bis mäßig sauer

Viola declinata




b.) Kl.: Molinio-Arrhenatheretea Tx. 1937

Ord.: Arrhenatheretalia Pawl 1928

Verb.: Polygono-Trisetion Br.-Bl. et R. Tx. ex Marschall 1947

Ges.: Astrantio-Trisetum flavescentis Knapp et Knapp 1952

Verb.: Cynosurion R. Tx. 1947

Ges.: Festuco-Agrostetum capillaris Horv. 1951

nährstoffreichere Standorte, im UG mesotrophe Wiesen und Weiden,

durch Düngen beeinflusst Centaurea pseudophrygia




c.) Kl.: Festuco-Brometea Br.-Bl. et Tx. 43

Ord.: Brometalia erecti Br.-Bl. 36

Verb.: Mesobromion erecti Br.-Bl. Et Moor 38 em. Oberd. 57

Ges.: Mesobrometum Br.-Bl. in Scherr. 25

nährstoffarme Standorte, Übergang zu den Halbtrockenrasen,

sehr artenreich

Cirsium erisithales




Arnikavorkommen – floristische Gruppen:

Floristische Gruppen:

a b c

Arnikavorkommen: Arnikadeckung relativ zur Gesamtdeckung




Arnikavorkommen – floristische Gruppen:

Gruppe a und b unterscheiden sich signifikant in ihrer relativen Arnikadeckung. (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

Relative Arnikadeckung

*




Arnikavorkommen – Umweltfaktoren:

Umweltfaktoren:

h Höhe ü NN [m] sl Hangneigung exp-o Exposition-Ost exp-n Exposition-Nord Sd Bodentiefe (Ah-Horizont) [cm] spH Boden pH-Wert - Zeigerwerte F - L - T - N - R - C - P - S rumänisch!

Arnikavorkommen: Arnikadeckung [log]




Signifikanter Zusammenhang mit dem Arnikavorkommen: (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

y=0.86-0.106*x R²=0.20 ***

y=0.032+1.432*(1/x) R²=0.11 **

Boden pH Reaktionszahl

Arn

ikad

ecku

ng

[lo

g]





Signifikanter Zusammenhang mit dem Arnikavorkommen: (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

y=0.895-0.159*x R²=0.19 ***

y=-0.583+3.867*(1/x) R²=0.22 ***

Stickstoffzahl Temperaturzahl

Arn

ikad

ecku

ng

[lo

g]






Kein signifikanter Zusammenhang zwischen Umweltfaktoren und Arnikavorkommen:

(p-Wert > 0.05)

h Höhe ü NN [m] sl Hangneigung exp-o Exposition Ost exp-n Exposition Nord sd Bodentiefe (Ah [cm]) - Zeigerwerte

F - L - C - P - S




Umweltfaktoren – floristische Gruppen:

Umweltfaktoren:

h Höhe ü NN [m] sl Hangneigung exp-o Exposition-Ost exp-n Exposition-Nord Sd Bodentiefe (Ah-Horizont) [cm] spH Boden pH-Wert - Zeigerwerte F - L - T - N - R - C - P - S rumänisch!


a b c





Signifikante Unterschiede zwischen allen drei Gruppen: (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

Reaktionszahl *** C – Mahdverträglk.* Boden pH **





Untersch. zwischen

p-Wert

F - Feuchtigkeit a – bc *

N - Stickstoff a – bc *

T - Temperatur a – bc *

S – Störung/Tritt a – bc *

P - Beweidung b – ac *

Keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei floristischen Gruppen: (p-Wert > 0.05)

L Licht sl Hangneigung h Höhe ü NN [m] sd Bodentiefe (Ah [cm]) exp-o Exposition Ost exp-n Exposition Nord

Signifikante Unterschiede zwischen nur zwei der drei floristischen Gruppen: (p-Wert: * < 0.05)


Ergebnisse - Vitalität


Vitalität – floristische Gruppen:

Vitalität:

ah Arnikahöhe [cm] ar Arnikaradius Blattrosette [cm] fln Blütenanzahl ln Blattanzahl lw Blattbreite [cm] la Blattfläche [cm²]


a b c


Ergebnisse - Vitalität


Vitalität – floristische Gruppen: Die drei floristischen Gruppen unterscheiden sich nicht in

ihrer Arnikavitalität. (p-Wert > 0.05)


Ergebnisse - Inhaltsstoffe


Inhaltsstoffe – floristische Gruppen:


a b c

Inhaltsstoffe – Gehalt von:

H Helenalinderivaten DH Dihydrohelenalinderivaten Ubk Unbekannten Ges Gesamtgehalt




Inhaltsstoffe – floristische Gruppen:

Gruppe a und b unterscheiden sich signifikant in ihrem Gesamtinhaltsstoffgehalt: (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

Keine signifikanten Unterschiede zwischen den drei floristischen Gruppen:

(p-Wert > 0.05)

H Helenalinderivate DH Dihydrohelenalinderivate Ubk Unbekannte

Gesamtinhaltsstoffgehalt **




Inhaltsstoffe – Umweltfaktoren:


H Helenalin- derivaten DH Dihydrohelenalin- derivaten Ubk Unbekannten Ges Gesamtgehalt

Umweltfaktoren:

h Höhe ü NN [m] sl Hangneigung exp-o Exposition-Ost exp-n Exposition-Nord Sd Bodentiefe (Ah-Horizont) [cm] spH Boden-pH-Wert - Zeigerwerte F - L - T - N - R - C - P - S

Kein signifikanter Zusammenhang der Umweltfaktoren mit den Arnika-Inhaltsstoffe und dem Gesamtinhaltsstoffgehalt: p-Wert > 0.05




Inhaltsstoffe – Umweltfaktoren: pH

Signifikant negativer Zusammenhang des Boden pH-Wertes mit dem Helenalinderivatgehalt: (p-Wert: * < 0.05; ** < 0.01; *** < 0.001)

Boden pH-Wert

H -

Geh

alt

y=441.23-61.24*x R²=0.16 *


Zusammenfassung


Die drei floristischen Gruppen unterscheiden sich: • ökologisch in ihrem Boden pH-Wert **, der gemittelten

Reaktionszahl *** und der gemittelten Mahdverträglichkeit* • nicht in ihrer Arnika-Vitalität

Gruppe a und b unterscheiden sich: • in ihrem Gesamt Inhaltsstoffgehalt **

Der Boden pH zeigt einen negativen Zusammenhang mit dem Helenalinderivatgehalt*

Drei floristische Gruppen können im UG unterschieden werden.

Gruppe a weist das höchste Arnikavorkommen auf.



Fazit


Fazit


Arnika ist im UG nicht nur an ein spezifisches Habitat gebunden, sondern tritt in verschiedenen Habitaten auf.

Diese Habitate unterscheiden sich in ihrem Boden pH-Wert und der Mahdverträglichkeit und weisen ein

unterschiedliches Arnikavorkommen auf.

Zwei der Habitate unterschiedlichen sich in ihrem Gesamtinhaltsstoffgehalt der Arnika.

Der Helenalinderivatgehalt steht in einem Zusammenhang mit dem Boden pH-Wert.


Das Vorkommen und die Inhaltsstoffe von Arnica montana in Grünlandtypen des Apuseni-Gebirges (RO) stehen in einem Zusammenhang mit dem

Boden pH-Wert.

Vielen Dank !

BRINKMANN, K. (2006): Auswirkungen von Bewirtschaftungsänderungen auf Traditionell Genutztes Grünland im Apuseni-Gebirge Rumäniens. OBERDORFER, E. (2001): Pflanzensoziologische Exkursionsflora für Deutschland und angrenzende Gebiete. (Ulmer) Stuttgart. FITTER R., A. & BLAMEY, M (1986): Pareys Blumenbuch – Wildblühende Pflanzen Deutschlands und Nordwesteuropas. Verlag Paul Parey Hamburg und Berlin. SPOHN, M. & R. (2008): Was blüht denn da? Franckh-Kosmos Verlag-GmbH&Co.KG, Stuttgart.


Literatur



Arnika Inhaltsstoffe

- Biosynthese, Qualität und Anreicherung von Sekundärmetaboliten werden durch die abiotischen Umwelt beeinflusst (Licht, Temperatur, Bodenfeuchte, Nährstoffe)

HOLOPAINEN and GERSHENZON, 2010; SZATHMÁRY et al., 2001; COLEY, 1987

- Die Umwelt kann abrupte Aktivierungen von qualitativen Änderungen in der Produktion der Sekundärmetaboliten hervorrufen.

LAUGHLIN, 1993; LOMMEN et al., 2008; PÉREZ-ESTRADA et al., 2000

- Die Temperatur ist ein wichtiger ökologischer Faktor für die Produktion von Phenolen in A. montana.

ALBERT et al., 2009

- Die Temperatur, die Höhenlage und der gemittelte Niederschlag haben einen signifikanten Einfluss auf 6-O-isovalerylhelenalin in A. montana.

SEEMANN ET AL., 2009

- Das Verhältnis von Helenalin- zu Dihydrohelenalinderivaten in A. montana zeigt sich unabhängig von verschiedenen Umweltparametern.

SEEMANN et al., 2009





Inhaltsstoffe – Vitalität:


H Helenalin- derivaten DH Dihydrohelenalin- derivaten Ubk Unbekannten Ges Gesamtgehalt

Vitalität:

ah Arnikahöhe [cm] ar Arnikaradius Blattrosette [cm] fln Blütenanzhal ln Blattanzahl lw Blattbreite [cm] la Blattfläche [cm²]




Inhaltsstoffe – Vitalität: Die Vitalität der Arnika zeigt keinen Effekt auf den Gehalt der

Inhaltsstoffe. (p-Wert > 0.05)


Untersuchungsraum: Drei Aufnahmeflächen bei Ghetari (Nummer 2, 5, 26)


Methodik- Vorkommen:

5

2

26



Rumänien-Reise (7. Juni – 15. Juli 2017) Apuseni Gebirge Ghetari (1134 m ü. NN) Bezirk Alba Region Siebenbürgen

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