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Artikel

Autor(en): Marcus Ulber, Patrick Bonfils, Reiner Finkeldey
Redaktion: WSL, Schweiz
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Die genetische Vielfalt der Weisstanne in der Schweiz

Kronenspitze einer Weisstanne
Abb. 1 - Ist die genetische Verarmung der Grund für den  Rückgang der Tanne?
Foto: Ulrich Wasem (WSL)
 
Ausschnitt mit 7 Tannenproben aus einem Zymogramm
Abb. 2 - Ausschnitt mit 7 Tannenproben aus einem Zymogramm. Auf einem Zymogramm werden die in den Proben vorhandenen Isoenzyme eines Enzyms (hier Isocitrat-Dehydrogenase) angefärbt voneinander getrennt sichtbar gemacht. Jede Spalte entspricht einer Probe. Je nach Lage der Isoenzyme (violette Balken) kann auf die vorhandenen Allele geschlossen werden: Einzelner Balken oben = Baum besitzt Allel 3 (4 Proben). Einzelner Balken unten = Baum besitzt Allel 4 (1 Probe). 3 Balken = Baum besitzt Allel 3 und Allel 4 (2 Proben). An diesem Genort wurden insgesamt 5 Allele entdeckt. Die Allele 1, 2 und 5 sind aber sehr selten und tauchen in diesen 7 Bäumen nicht auf.
 
Weisstannenbestand
Abb. 3 - In vielen Weisstannenbeständen mangelt es an Tannen-Nachwuchs. Liegt es an den Genen?
Foto: Ulrich Wasem (WSL)

Leidet die "mächtigste" aller einheimischen Baumarten in der Schweiz unter genetischer Verarmung? Könnte dies ein Grund für ihren Rückgang sein? Diesen und anderen Fragen gingen Wissenschafter der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL mit Hilfe genetischer Untersuchungen nach.

Als dritthäufigste Baumart im Schweizer Wald ist die Weisstanne in praktisch allen Landesgegenden und Höhenstufen anzutreffen. Sie ist in vielerlei Hinsicht eine wichtige Baumart. Dank ihrer besonderen ökologischen Eigenschaften fördert sie den Strukturreichtum von Beständen und trägt damit wesentlich zur nachhaltigen Stabilität und Schutzwirkung von Wäldern bei. Mit 24 % Anteil am Stammholzeinschnitt ist die Tanne zudem der zweitwichtigste Rohholzlieferant der Schweiz und hiermit eine interessante Wirtschaftsbaumart.

Die Tanne ist in unseren Tannen-/Buchenwäldern und Fichten-/Tannenwäldern heute oft stark untervertreten. Es ist zu befürchten, dass sich diese Situation auch in Zukunft nicht verbessern wird - im Gegenteil. In den 10 Jahren zwischen dem 1. und dem 2. Landesforstinventar LFI (1985–95) zeigte sich, dass die Tannen immer weniger und immer älter werden: Es fehlt die Verjüngung, die nachhaltige Entwicklung dieser Baumart ist zurzeit nicht gewährleistet. Der starke Wildverbiss in gewissen Regionen der Schweiz hat sicher das Seine zu dieser Entwicklung beigetragen.

Die Sorgen der Forstleute mit der Tanne reichen allerdings weit zurück: Bereits im 17./18. Jahrhundert wurden in Europa Schäden in Tannenbeständen beobachtet, welche sich im heutigen Sinne dem Phänomen des "Tannensterbens" zurechnen lassen. Die Gründe für diese Erscheinung werden vielerorts gesucht: Klima, Krankheiten, Schädlinge, Schadstoffbelastung, aber auch für die Tanne ungünstige waldbauliche Verfahren könnten mögliche Ursachen sein.

Nachdem das Tannensterben zunächst vor allem am Nordrand des Verbreitungsgebietes der Weisstanne beobachtet wurde (deutsche Mittelgebirge, Südpolen), breitete es sich im 20. Jahrhundert fast auf das ganze Wuchsgebiet aus. Interessanterweise blieben Vorkommen im Süden und Osten Europas bisher verschont. Auch in der Schweiz sind seit längerem immer wieder Berichte über den Ausfall der Tanne in den Beständen veröffentlicht worden.

Liegt es an den Genen?

Immer wieder tauchten Vermutungen auf über genetische Ursachen der Komplexkrankheit "Tannensterben". Dies weckte das Interesse der Genetiker in der ehemaligen Abteilung Biodiversität der WSL. Tatsächlich waren einige Untersuchungen, die zum Teil bis auf den Anfang des 20. Jahrhunderts zurückgehen, zum Schluss gekommen, dass die Tanne bei uns eine geringe Variation bezüglich Wachstum, Frostresistenz und Austriebsverhalten und eine kleine ökologische Amplitude aufweist. Ihre Empfindlichkeit auf drastische Veränderungen der Umweltfaktoren hat der Tanne hierzulande das Prädikat "mimosenhaft" eingebracht.

Am südlichen und südöstlichen Rand der Tannenverbreitung (Kalabrien, Balkanhalbinsel), wo die Weisstanne eine grosse phänologische und morphologische Variation aufweist, sind die beschriebenen Probleme unbekannt. Genetische Faktoren könnten bei der Erklärung solcher Phänomene eine Rolle spielen. Als ökologisch und wirtschaftlich bedeutende, aber empfindliche und unter Druck stehende Baumart wurde die Tanne 1992 in das Projekt des Bundes zur "Erhaltung genetischer Ressourcen im Wald" aufgenommen. Dieses Projekt wird heute aber vom BAFU so nicht mehr weiterverfolgt.

Unter der Lupe

Zwischen 1993 und 1998 haben Forschende der WSL genetische Untersuchungen zur Tanne durchgeführt. Das Ziel bestand in der Beschreibung genetischer Strukturen und der Quantifizierung genetischer Variation innerhalb und zwischen Tannenpopulationen. Die Hauptfragen lauteten:

• Ist die Tanne in der Schweiz genetisch verarmt?
• Unterscheiden sich Tannenbestände aufgrund der untersuchten Merkmale untereinander?
• Haben geographische und standörtliche Faktoren einen Einfluss auf die untersuchten genetischen Merkmale?

Die Ergebnisse kurz zusammengefasst

Die in der Schweiz untersuchten Tannenbestände zeigen an den 13 analysierten Genorten keine Anzeichen von genetischer Verarmung. Die allelische Vielfalt bewegt sich in der Bandbreite anderer Untersuchungen in Europa. Ein Zusammenhang mit dem Tannensterben oder der scheinbar geringen Anpassungsfähigkeit der Tanne liess sich nicht nachweisen.

Die Resultate deuten im Gegenteil auf eine ausgeprägte Anpassung von Tannenpopulationen an den Standort hin. Diese Informationen sollten als Hinweis verstanden werden, bei künstlicher Verjüngung ganz besonders auf die Eignung der verwendeten Herkunft zu achten. Falls man besondere Strategien zur Förderung der Tanne entwickelt, ist dieser Aspekt zu berücksichtigen. Das Programm des Bundes zur Erhaltung genetischer Ressourcen im Wald wird diesen Erkenntnissen bei der Ausarbeitung seines "Tannen-Netzwerkes" Rechnung tragen. Das Netzwerk sollte also relativ dicht sein und die unterschiedlichen Tannenstandorte berücksichtigen; dies auch im Hinblick auf die Bereitstellung eines grossen Angebotes an nutzbaren Samenerntebeständen.

  • => Ausführliche Resultate der Untersuchungen finden Sie im Originalartikel (PDF).

Warum ist die genetische Vielfalt so wichtig?

Der Samen, aus welchem der Keimling seine Blätter reckt, enthält alle Gene, mit welchen der künftige Baum sein Leben bestreiten muss. Mit diesem unabänderlichen Rucksack an genetischen Informationen muss er unter Umständen über einige hundert Jahre hinweg auf sämtliche Umweltbedingungen und deren Veränderungen vorbereitet sein. Der Baum erlebt während seines Wachstums natürliche Änderungen und Schwankungen etwa der Temperatur, des Lichts und der Wasserverfügbarkeit. Dazu kommen heute noch menschgemachte Einflüsse, die sich auf Luft, Niederschlag und sogar Klima auswirken.

Ein Baum, der aufgrund seiner gegebenen genetischen Beschaffenheit über keine genügende physiologische Anpassungsfähigkeit verfügt und solchen Veränderungen nicht gewachsen ist, wird absterben oder ohne Nachkommen bleiben. Deshalb ist es wichtig, dass innerhalb einer Population genetische Vielfalt vorhanden ist. Diese erhöht die Bandbreite an möglichen Reaktionen innerhalb der Population. Bäume, welche den Bedingungen besser angepasst sind, können ihre "erfolgreichen" Gene an ihre Nachkommen weitergeben, sodass sich die Gesamtpopulation mit den neuen Baumgenerationen an die veränderten Umweltverhältnisse anpasst.

Welche Gene und Genkombinationen für eine Baumart in Zukunft von Wichtigkeit sein werden, kann nicht vorausgesagt werden. Möglicherweise bringen sie dem Träger heute keinerlei Vorteile. Deshalb ist es so wichtig, genetische Vielfalt zu erhalten. Eine grosse genetische Vielfalt stellt die "Versicherung" einer Art für die Zukunft dar.

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