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Artikel

Autor(en): Silvio Schüler, Stefan Kapeller, Gerhard Huber, Gregor Bozic
Redaktion: BFW, Österreich
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Klimawandel: Genetische Variation als Anpassungsmaßnahme nutzen

Die meisten heimischen Baumarten passten sich gut an unterschiedliche Klimabedingungen an: Diese lokalen Anpassungen treiben zum Beispiel später aus oder haben eine höhere Forstresistenz. Hinsichtlich eines Klimawandels muss allerdings beachtet werden, dass die zu erwartenden Klimaänderungen weit größer sind als die klimatischen Unterschiede zwischen Herkunftsgebieten und Höhenstufen.

Die meisten unserer Baumarten haben ein großes natürliches Verbreitungsgebiet und sind an unterschiedlichste Klimabedingungen innerhalb ihrer Verbreitung angepasst. Diese lokale Anpassung äußert sich im Austriebszeitpunkt, in der Frostresistenz und in der Wuchsleistung. Das Wissen um lokale Anpassungen ist die Grundlage für das forstliche Vermehrungsgutgesetz, zur Ausweisung von Herkunftsgebieten und die vorwiegende Nutzung von lokal angepassten Herkünften. 

Herkunftsgebiete, Alpenraum
Abbildung 1: Herkunftsgebiete im Alpenraum heute (oben) und im Jahr 2080 (unten). Der Vergleich zeigt, dass Unterschiede zwischen dem Klima heute und in der Zukunft größer sind als zwischen benachbarten Herkunftsgebieten. Herkunftsversuche der Fichte im Alpenraum sind als Punkte eingezeichnet, allerdings wurden in der vorliegenden Arbeit ausschließlich österreichische Versuche berücksichtigt (Grafik modifziert)

Im Hinblick auf den Klimawandel muss diese Regel allerdings überdacht werden, denn die zu erwartenden Klimaänderungen sind weit größer als die klimatischen Unterschiede zwischen den Herkunftsgebieten und Höhenstufen (Abbildung 1). 

Zudem wachsen die künftig geeigneten Herkünfte vielleicht gar nicht in Österreich, sondern in südlicheren Anbaugebieten. Allerdings sollte der Anbau fremder Herkünfte keinesfalls auf gut Glück erfolgen, denn unangepasste Forstpflanzen, zum Beispiel aufgrund mangelnder Frostresistenz oder Schneebruchstabilität, können schnell große Schäden verursachen. Gezielte Herkunftstransfers sollten deshalb nur auf Basis von langjährigen Herkunftsversuchen vorgenommen werden.

Im Interreg-Projekt MANFRED wurde deshalb erstmalig eine Übersicht über Herkunftsversuche im Alpenraum erstellt, wurden verfügbare Daten zusammengetragen und erste Auswertungen im Hinblick auf den Klimawandel vorgenommen.

Herkunftsversuchsergebnisse vor allem aus den Ostalpen bekannt

Dabei zeigte sich, dass für die wichtigste Wirtschaftsbaumart im Alpenraum, die Fichte, Daten vor allem aus dem Ostalpenraum verfügbar sind. Auf Basis des vom Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) angelegten Fichtenherkunftsversuches (Nather & Holzer 1979) wurde erstmalig die innerartliche Reaktion der Fichte auf unterschiedliche Klimabedingungen analysiert.

Dieser Versuch wurde im Jahr 1978 mit 480 österreichischen und 60 internationalen Herkünften auf 44 Versuchsflächen angelegt. Die Versuchsflächen umfassen einen breiten klimatischen Gradienten - von subalpinen Lagen in Tirol bis zum Weinbauklima im Weinviertel - und sind optimal geeignet, das Verhalten der Fichte auch unter zukünftigen Bedingungen abzuschätzen.

Anstieg der Produktivität im Alpenraum

Generell zeigt die Auswertung der etwa 110.000 Einzelbäume im Alter von 15 Jahren, dass die reine Wuchsleistung der Fichte im Alpenraum durch steigende Temperaturen und längere Vegetationsperioden größtenteils zunehmen wird. Nur in den sehr trockenen Gebieten Ostösterreichs, auf denen der Fichtenanbau auch heute bereits schwierig ist, werden tatsächlich Wachstumseinbußen wirksam werden.

Allerdings ist zu beachten, dass diese Analyse der Klimareaktion keine biotischen Schadfaktoren, wie etwa Borkenkäfer, oder Sturm berücksichtigt. Voraussichtlich werden diese das durchaus vorhandene Wuchspotenzial der Fichte in wärmeren Regionen viel stärker einschränken, wie zum Beispiel in der Klimahüllenmodellierung von Jandl et al. (2012) gezeigt.

Analysiert man die Höhenentwicklung der Bäume für einzelne Herkünfte, so zeigt sich die breite genetische Variation der Fichte in Österreich auch in der Klimareaktion von Herkünften. Um allgemeinere Empfehlungen für Gruppen von Herkünften abgeben zu können, wurden Herkünfte auf Basis von klimatischen Faktoren und ihrer geographischen Lage zusammengefasst (Genauere Informationen, Kapeller et al. 2012). 

Klimareaktion, Fichtenherkünfte
Abbildung 2: Klimareaktion von 9 Fichtenherkunftsgruppen. Die Klimavariable Temperatur-Niederschlag-Index (TNI) nach Wang (2006) berechnet sich aus der Jahresmitteltemperatur (JT) und Jahresniederschlagsumme (JN) und kann dadurch nicht nur höhere Temperaturen und veränderte Niederschläge abbilden, sondern auch eine verstärkte Verdunstung (JT+10)/(JN/1000). Höhere Temperaturen und geringerer Niederschlag führen zu hohen TNI-Werten.  Die Herkunftsgruppen 7 (südöstlicher Alpenrand), 8 (nordöstliches Alpenvorland) und 9 (Mühl- und Waldviertel) zeigen bei steigenden TNI-Werten die besten Wuchsleistungen

Abbildung 2 zeigt die Baumhöhe der Fichten im Alter 15 bei verschiedenen Werten eines Temperatur-Niederschlag-Index (TNI) in Österreich. Bei den heute in österreichischen Fichtenbeständen typischen Bedingungen (TNI = 13,5) sind die Unterschiede zwischen den Herkunftsgruppen nur gering. In warm-trockenen Gebieten (= höhere TNI-Werte), also am Rande der Fichtenverbreitung, zeigen sich dagegen enorme Unterschiede zwischen den Herkünften. Im Jahr 2080 werden diese auch in einem durchschnittlichen österreichischen Fichtenbestand bemerkbar sein. Insbesondere Herkünfte aus dem Wald- und Mühlviertel und dem südöstlichen Alpenrand erweisen sich unter zukünftigen Klimabedingungen wüchsiger als alpine Provenienzen.

Produktivitätssteigerung durch Herkunftswahl

Die Auswirkung einer gezielten Herkunftswahl auf die zukünftige Produktivität ist in Abbildung 3 zu sehen. Hier zeigt die obere Karte die zukünftige Produktivität der Fichte in ihrem natürlichen Areal in Österreich beim Einsatz von lokalen Herkünften. Die untere Karte verdeutlicht, dass durch die Wahl der jeweils am besten geeigneten Herkunft die Produktivität noch deutlich gesteigert werden kann. Bei einer potenziellen Abnahme von geeigneten Fichtenstandorten könnte dadurch die Gesamtproduktivität zumindest teilweise ausgeglichen werden. 

Geschätzte Zunahme der Fichtenproduktivität
Abbildung 3: Geschätze Zunahme der Fichtenproduktivität im Jahr 2080 in Abhängigkeit der Herkunftswahl. Oben: Ausschließliche Verwendung lokaler Herkünfte; unten: Bei Verwendung der produktivsten Herkünfte aus Österreich werden bis zu 11 % höhere Leistungen erzielt

Diese erste Analyse von Herkunftsversuchsdaten im Alpenraum sollte allerdings noch vorsichtig interpretiert werden, denn die Daten stammen von sehr jungen Versuchsflächen. Wünschenswert wäre eine erneute Messung des 78er Fichtenherkunftsversuchs (Nather & Holzer 1979) und eine Integration der aus Deutschland und Slowenien vorliegenden Daten sowie des internationalen Fichtenherkunftsversuchs 1964/68. Darüber hinaus sollten  neben der Wuchsleistung auch andere adaptive Merkmale der Fichte für gezielte Herkunftsempfehlungen berücksichtigt werden. Dazu werden derzeit am BFW zahlreiche Merkmale (Austrieb, Knospenabschluss, Trockenresistenz) an Sämlingen im Rahmen des Projektes "Green Heritage II" erhoben.

Schlussfolgerungen

Trotz der derzeit noch eingeschränkten Übertragbarkeit für Herkunftsempfehlungen lassen sich aus den Versuchsergebnissen drei eindeutige Schlussfolgerungen ziehen. Erstens: Im alpinen Verbreitungsgebiet der Fichte kann mit einer höheren Wuchsleistung und einer steigenden Produktivität gerechnet werden. Zweitens: Herkunftsgruppen im Alpenraum zeigen eine unterschiedliche Reaktion auf Klimabedingungen, sodass drittens mit steigenden Temperaturen die Unterschiede in der Wuchsleistung zwischen Herkünften der Fichte zunehmen werden und damit der Wahl der richtigen Herkunft eine größere Bedeutung zukommt.

Literatur

Nather, J.; Holzer, K. (1979): Über die Bedeutung und die Anlage von Kontrollflächen zur Prüfung von anerkanntem Fichtenpflanzgut. Informationsdienst Forstliche Bundesversuchsanstalt Wien 181
Kapeller, S.; Lexer, M.J.; Geburek, T.; Hiebeler, J.; Schüler, S. (2012): Intraspecific variation in climate response of Norway spruce in the eastern alpine range: Selecting appropriate provenances for future climate. Forest Ecology and Management 271: 46–57
Jandl, R.; Gschwantner, T.; Zimmermann, N. (2012): Die künftige Verbreitung der Baumarten im Simulationsmodell. BFW-Praxisinformation 30: 9-12
Wang, T.; Hamann, A.; Yanchuk, A.; O'Neill, G.A.; Aitken, S.N. (2006): Use of response functions in selecting lodgepole pine populations for future climates. Global Change Biology, 12, 2404-2416

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