Adaptive genetische Variation von Fichte, Tanne und Buche

Ein Projekt im Forschungsprogramm Wald und Klimawandel von BAFU und WSL

Abbildung: Fichten im Saatbeet.

Die Klimaerwärmung dürfte den Wald auf vielen Standorten unter Stress setzen. Wir erforschen die Frage, ob die genetische Variation der Waldbäume es ihnen erlaubt, sich an den Klimawandel anzupassen. Wir fokussieren dabei auf die drei häufigsten Baumarten in Schweizer Wäldern, die Fichte, die Tanne und die Buche.

Die methodische Grundidee ist die folgende: Autochthone Populationen sollten an das Klima am Herkunftsstandort angepasst sein. Dies zeigt sich in Sämlingsmerkmalen, zum Beispiel im Beginn des Austriebs im Frühjahr und im Wachstum. Bei einer Pflanzung vieler Populationen am selben Standort kommen Unterschiede in den Sämlingsmerkmalen zum Vorschein, die sich teilweise durch das Klima am Herkunftsstandort erklären und in Form von Transferfunktionen ausdrücken lassen. Aus den Transferfunktionen kann dann das Risiko schlechter Anpassung einer Herkunft an ein anderes Klima abgeschätzt werden, als der Anteil ihrer Sämlinge, die in mehreren Merkmalen von optimal angepassten Sämlingen abweichen (Beaulieu et al 2004, St Clair & Howe 2007).

Im Herbst 2009 wurden Samen von je 85 bis 90 autochthonen Schweizer Fichten- und Tannen-Populationen gesammelt, von jeder Population von 3 Bäumen. Die Fichten- und Tannenpflanzen werden seit Frühjahr 2010 angezogen. Die Buchen wurden im Herbst 2011 gesammelt und danach ausgesät. Das Sämlingsexperiment soll 2012 an 2 Standorten starten: In Birmensdorf und Matzendorf. Das geplante experimentelle Design enthält für jede Baumart 2 Standorte und je 16 Wiederholungen. Jede Wiederholung enthält 240 bis 270 Pflanzen, eine von jedem Mutterbaum.  

Die Erhebungen an den Sämlingen sind für 2013 bis 2016 geplant. Im Jahr 2015 soll die Hälfte der Sämlinge mit Foliendächern einer kombinierten Trockenstress- und Wärmebehandlung ausgesetzt werden und in den Jahren 2015 und 2016 die Reaktion der Sämlinge darauf erfasst werden.  

Abbildung: Lage der beprobten Tannenpopulationen in der Schweiz.

Publikationen zum Forschungsansatz

• Beaulieu J, Perron M, Bousquet J (2004) Multivariate patterns of adaptive genetic variation and seed source transfer in Picea mariana. Can J For Res 34: 531-545.
• St Clair, JB, Howe GT (2007) Genetic maladaptation of coastal Douglas-fir seedlings to future climates. Glob Change Biol 13: 1441-1454.

Projektteam

• Caroline Heiri, WSL
  
• Peter Brang, WSL
• Anton Burkart, WSL
• Aline Frank, WSL (Doktorandin)
• Alex Widmer, Gruppe Ökologische Pflanzengenetik, ETH Zürich (Doktorvater)
  
• Urs Mühlethaler, Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft, 3052 Zollikofen
• Dirk Schmatz, WSL
• Christoph Sperisen, WSL
• Lorenz Walthert, WSL
• Pascale Weber, WSL

Kontakt

• Caroline Heiri