Understanding the present distribution of the parasitic weed <em>Striga hermonthica</em> 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 parasitären Unkrauts Striga hermonthica und Voraussagen zur potentiellen zukünftigen geographischen Verbreitung unter Berücksichtigung des Klimawandels

Mit dem Ziel der besseren und effizienteren Umsetzung von Unkrautbekämpfungsstrategien wurde die potenzielle zukünftige Verbreitung von Striga hermonthica analysiert. Parasitische Unkräuter aus der Gattung Striga (Orobanchaceae) stellen eine der wichtigsten biologischen Schadfaktoren in den Sahel und Sudan Regionen Afrikas dar, deren zukünftiges Verbreitungsspektrum und Reaktion auf einen möglichen Klimawandel dafür untersucht werden müssen. Um dies darstellen zu können, wurden für diese Arbeit GIS-basierte Modellierungskonzepte mit Daten aus Feld- und Gewächshausstudien hinsichtlich der ökologischen Rahmenbedingungen und Samenbank-Dynamiken kombiniert.

Besonders in Regionen, in denen diese parasitäre Pflanze noch nicht aufgetreten ist, ist es wichtig, Werkzeuge für die Entscheidungsträger zu entwickeln, die in der Lage sind, besonders anfällige Gegenden zu erkennen um dort frühzeitig Quarantäne- und Bekämpfungsmaßnahmen umzusetzen. Ausgehend von der momentanen geographischen Verbreitung und den zugrunde liegenden Klimafaktoren haben wir verschiedene Klimaprojektionen benutzt, um solche Gegenden zu identifizieren. IPCC-Datensätze zu möglichen Klimawandelszenarien wurden in die Modellierung integriert und mit Datensätzen von Felderhebungen, Herbarien und Literaturrecherchen kombiniert. 

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen mögliche zukünftige Verbreitungsgebiete von Striga hermonthica und erlauben uns, die zugrunde liegende Methodik weiter auszuweiten und zu verfeinern, um genauere und verlässlichere Vorhersagen treffen zu können.

Stichwörter: Klimawandel, parasitäres Unkraut, potentielle Verbreitung, Striga hermonthica