Understanding the present distribution of the parasitic weed Striga hermonthica and predicting its potential future geographic distribution in the light of climate change

Abstract

Parasitic weeds of the genus Striga (Orobanchaceae) are a major constraint to agricultural production in the semi-arid regions in Sub-Saharan Africa. Therefore, Striga hermonthica’s current and future distribution needs to be estimated urgently in order to better and more efficiently target available Striga management strategies. Using innovative GIS-based modeling complemented by greenhouse and field studies, our research aims to better understand the present geographic distribution of Striga species and to predict potential future expansion areas of these dangerous weeds. Parameters determining the presence or absence of Striga were analyzed and available data complemented by new studies on Striga ecology and seed bank dynamics gained at the University of Hohenheim and ICRISAT, Mali. In order to provide managers and decision maker with a useful tool to take precautionary and palliative actions against the menace of infestation by invasive or parasitic species, it is important to assess the possible future distribution of such species, especially in vulnerable areas where the parasite has not yet appeared. Based on the present geographic distribution and the factors affecting it, different climate projections have been applied to indicate areas that will become susceptible to Striga invasion in the future. Datasets on the impact of climate change from IPCC workgroups have been used as basis for this assessment, combined with information gained from field trips, herbaria assessments and literature. The results of this study show trends in the potential future distribution of Striga hermonthica, but also indicate areas where the methodology can be improved and refined to allow more precise and reliable predictions. Keywords: Climate change, parasitic weed, potential distribution, Striga hermonthica Die Verbreitung des parasitaren Unkrauts Striga hermonthica und Voraussagen zur potentiellen zukunftigen geographischen Verbreitung unter Berucksichtigung des Klimawandels Mit dem Ziel der besseren und effizienteren Umsetzung von Unkrautbekampfungsstrategien wurde die potenzielle zukunftige Verbreitung von Striga hermonthica analysiert. Parasitische Unkrauter aus der Gattung Striga (Orobanchaceae) stellen eine der wichtigsten biologischen Schadfaktoren in den Sahel und Sudan Regionen Afrikas dar, deren zukunftiges Verbreitungsspektrum und Reaktion auf einen moglichen Klimawandel dafur untersucht werden mussen. Um dies darstellen zu konnen, wurden fur diese Arbeit GIS-basierte Modellierungskonzepte mit Daten aus Feld- und Gewachshausstudien hinsichtlich der okologischen Rahmenbedingungen und Samenbank-Dynamiken kombiniert. Besonders in Regionen, in denen diese parasitare Pflanze noch nicht aufgetreten ist, ist es wichtig, Werkzeuge fur die Entscheidungstrager zu entwickeln, die in der Lage sind, besonders anfallige Gegenden zu erkennen um dort fruhzeitig Quarantane- und Bekampfungsmasnahmen umzusetzen. Ausgehend von der momentanen geographischen Verbreitung und den zugrunde liegenden Klimafaktoren haben wir verschiedene Klimaprojektionen benutzt, um solche Gegenden zu identifizieren. IPCC-Datensatze zu moglichen Klimawandelszenarien wurden in die Modellierung integriert und mit Datensatzen von Felderhebungen, Herbarien und Literaturrecherchen kombiniert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen mogliche zukunftige Verbreitungsgebiete von Striga hermonthica und erlauben uns, die zugrunde liegende Methodik weiter auszuweiten und zu verfeinern, um genauere und verlasslichere Vorhersagen treffen zu konnen. Stichworter: Klimawandel, parasitares Unkraut, potentielle Verbreitung, Striga hermonthica