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Die Genetik fragmentierter Populationen:
Simulationen als Werkzeug für den Naturschutz
© BFW

Hainlattich (Aposeris foetida)



© BFW

Schwarze Nieswurz
(Helleborus niger)

Expe
rte: Christoph Dobe¨
Rückfragen: Marianne Schreck

Projektpartner:
Universität Wien, Universität Innsbruck, Botanischer Garten Madrid

Ein deklariertes Ziel des Artenschutzes ist es, die genetische Diversität dauerhaft zu erhalten. Es geht um die langfristige Bewahrung der Arten und deren Lebensräume. Denn der Zustand ihrer Lebensräume und die genetische Vielfalt stehen in einem engen Zusammenhang. Größe, räumliche Struktur und ökologische Qualität des Lebensraum sind wesentliche Parameter dafür, ob dieser eine hohe oder niedrige Diversität aufweist. Aber wie kann man sich genetische Diversität vorstellen? Eine am BFW vom Genetiker Christoph Dobe¨ entwickelte Simulation hilft dabei, Komplexität anhand eines Beispiels aus der Forschung zu erfassen. Ein Blick auf die BFW-Forschung

Genfluss oder genetische Drift? Dauerhafte Etablierung oder Verlust? Das sind in der Genetik sowie Ökologie der Flora wesentliche Fragen. Wichtige dazugehörige Parameter sind: Lebensdauer und Altersstruktur von Pflanzen, Mobilität und Vitalität von Samen und Pollen, die Verteilung der Geschlechter, die Saisonalität der Blütezeit, Samenproduktion und die Wuchsform. Um die Bedeutung dieser Faktoren genauer erfassen zu können, wurde eine Simulation entwickelt, die reale Situationen nachstellt und eben wesentliche Eigenschaften der Population und der Art berücksichtigt. Sie ist als Werkzeug gedacht, das insbesondere in naturschutzfachlichen Bewertungen eingesetzt wird, um etwa herauszufinden, welche Maßnahmen gesetzt werden können, die dazu beitragen, die genetische Diversität isolierter Vorkommen einer Art in einer fragmentierten Landschaft langfristig zu erhalten. Die Simulation unterschiedlicher Szenarien erlaubt, mögliche Maßnahmen hinsichtlich ihrer Effektivität zu vergleichen. „Methodisch verfolgen wir einen synthetischen Ansatz, in dem wir DNS-basierende phylogeographisch-statistische Rekonstruktionen mit Ausbreitungsmodellierung kombinieren“, erläutert Christoph Dobe¨ sein Werkzeug. 

Ein Beispiel aus der Forschung | Arealbildung bei Buchenwald-Unterwuchsarten

Während der Eiszeiten prägten baumlose Tundren und Steppen das Landschaftsbild in Mitteleuropa. Laubwerfende Bäume waren auf kleine Refugialgebiete in Süd-, aber auch in Mittel- und Osteuropa beschränkt. Im Gegensatz zum relativ guten Wissensstand über die Phylogeografie - die geografische Verbreitung von genetisch definierten Abstammungslinien - der sommergrünen Baumarten ist, ungeachtet der zentralen Rolle der Wälder als beherrschende Ökosysteme Europas, heute nur wenig über die Phylogeografie krautiger Wald-Unterwuchsarten bekannt. Im Rahmen eines FWF-Projekts wurde die Arealentwicklung von sechs krautigen Arten untersucht, die eine starke Bindung an die häufigste Baumart Zentraleuropas, die Rotbuche (Fagus sylvatica), aufweisen: Aposeris foetida (Hainlattich)Cardamine trifolia (Kleeblättriges Schaumkraut), Euphorbia carniolica (Krainer Wolfsmilch), Festuca drymeia (Berg-Schwingel), Hacquetia epipactis (Schaftdolde), Helleborus niger (Schwarze Nieswurz). 

Außerdem wird eine zentrale Frage der historischen Ökologie behandelt, nämlich ob die Buchenwald-Unterwuchsarten gemeinsam, als Pflanzengesellschaft, auf die klimatischen Veränderungen während und seit der letzten Eiszeit reagiert haben oder die Reaktion artspezifisch war. Diese Frage ist für Wälder noch weitgehend unverstanden. Ihre Klärung wird einen Hinweis darauf geben, ob die ökologischen Wechselbeziehungen zwischen den Waldarten die Ausbildung dauerhafter Waldgesellschaften fördern. Basierend auf diesem Wissen soll außerdem geklärt werden, ob die Buchenwald-Unterwuchsarten sich nacheiszeitlich langsamer ausgebreitet haben als die Buche oder ihre ökologische Nische schmäler ist als jene der Buche. Sowohl das Ausbreitungspotential als auch die ökologischen Ansprüche können nämlich als Erklärung dafür herangezogen, dass die Mehrzahl der Buchenwald-Unterwuchsarten auf einen, zum Teil kleinen Bereich des Buchenareals begrenzt ist. Die zu erwartenden Ergebnisse des Projekts werden sowohl eine tiefgehende Synthese der Eiszeitrefugien sommergrüner Laubwälder erlauben, als auch einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Rolle der Refugien in der Genese ihrer Biodiversität liefern.






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