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Wirkt sich menschliche Bewirtschaftung auf das Erbgut der Eichen am Oberrhein aus?

Quelle: Forstarchiv 86; 6, 183-193 (2015)
Autor(en): NEOPHYTOU C

Kurzfassung: Neben natürlichen Evolutionsmechanismen gehören auch menschliche Eingriffe zu den Faktoren, die einen Einfluss auf die populationsgenetische Konstitution der Waldbaumarten haben können. Das trifft insbesondere bei den mitteleuropäischen Eichenarten zu, die historisch von großer Bedeutung als Quelle für Holz und Nichtholzprodukte für den Menschen waren und aktuell vorwiegend künstlich verjüngt werden. In der vorliegenden Studie wurde eine populationsgenetische Analyse bei den drei einheimischen Eichenarten vom Oberrhein durchgeführt, einem Raum, in dem die Eiche eine wichtige Stellung in der Waldwirtschaft einnimmt und in dem der Mensch historisch einen Einfluss auf die Eichenpopulationen ausübte. Mittels Analyse von 21 Kern-DNA-Mikrosatellitengenorten in 76 repräsentativen Eichenbeständen wurde die genetische Variation sowohl zwischen den drei einheimischen Eichenarten als auch innerartlich untersucht. Zwischenartlich wurde eine relativ hohe genetische Differenzierung der Stiel-Eiche (Quercus robur L.) von der Trauben- (Q. petraea Matt. Liebl.) und Flaum-Eiche (Q. pubescens Willd.) gefunden. Neben der phylogenetischen Nähe der letzteren Arten wurde auch ein hoher Anteil an Individuen mit intermediärem Genotyp festgestellt, was für Naturhybridisierung spricht. Innerartlich waren Stiel- und Trauben-Eiche sehr homogen, während sich Flaum-Eichen-Populationen genetisch voneinander deutlich differenzierten. Dies mag an Gendrift, aber auch an genetischer Introgression mit der Trauben-Eiche liegen. Eine Analyse von weiteren 10 Mikrosatellitenmarker aus der Chloroplasten-DNA bewies, dass die heutigen oberrheinischen Eichenwälder immer noch die Spuren der nacheiszeitlichen Rückwanderung tragen. Es zeigte sich, dass sich drei verschiedene Rückwanderungswege aus drei wichtigen Eiszeitrefugien (Iberische Halbinsel, Apennin und Balkan) am Oberrhein trafen. Im Gegensatz zur Kern-DNA teilten bei der Chloroplasten- DNA alle drei Eichenarten die gleiche räumliche Struktur, was ein Beweis historischer Hybridisierung ist. Die Stiel-Eiche wies die höchste haplotypische Diversität innerhalb und die niedrigste Differenzierung zwischen Populationen auf. Dies wurde auf die Ökologie der Art zurückgeführt, die einen intensiveren Genfluss fördert. Auch bei der Stiel-Eiche wurde festgestellt, dass Bestände, die ab den 1940er-Jahren begründet wurden, eine signifikant höhere haplotypische und genetische (Kern-DNA) Diversität beherbergten. Das wird als Folge der menschlichen Bewirtschaftung interpretiert: Erstens wurde nach der Überführung vom Mittelwald- in den Hochwaldbetrieb vorwiegend durch Pflanzung verjüngt. Zweitens verbesserten sich in diesem Zeitraum die Möglichkeiten, forstliches Vermehrungsgut weiträumig zu verfrachten.


Does human management affect genetic variation of the oaks in the Upper Rhine plain?

Abstract: In addition to natural evolutionary mechanisms, human intervention may also influence the population genetic constitution of forest tree species. This might be particularly true for the central European oak species, which have served historically as a source of wood and other products and are currently regenerated primarily artificially. In the frame of the present study, a population genetic analysis was carried out in the Upper Rhine Valley, a region where oak species play an important role in forestry and have been intensively used by humans since the antiquity. An analysis of genetic variation within and between the three indigenous oak species was performed in 76 representative forest stands by means of nuclear microsatellites. According to the results, the pedunculate oak (Quercus robur L.) was highly differentiated from the sessile (Q. petraea Matt. Liebl.) and the downy oak (Q. pubescens Willd.). In addition to the phylogenetic affinity of the latter species, a high proportion of intermediate genotypes was found, which is supportive of natural hybridization. At the intraspecific level, the pedunculate and the sessile oak were fairly homogenous, while populations of the downy oak clearly differed from each other. This might be the result of genetic drift, but could be also due to genetic introgression with the sessile oak. Analysis of 10 chloroplast microsatellites demonstrated that extant oak forests of the Upper Rhine still carry the imprints of post-ice-age recolonization. It was shown that three different recolonization paths originating from three principal glacial refugia (Iberian Peninsula, Apennine and Balkan) met in the Upper Rhine area. In contrast to nuclear DNA, the spatial structure of chloroplast DNA was shared between species, which is supportive of past introgressive hybridization. The pedunculate oak possessed the highest haplotypic diversity and the lowest differentiation among populations. This was attributed to the species’ ecology, which promotes a more intensive gene flow. In the same species, a significantly higher haplotypic and genetic diversity was observed in stands established since the 1940s. This is interpreted as a result of human impact: First, plantation was widely applied after the conversion of coppice-with-standards to high forests. Second, possibilities for a long-distance transportation of forest reproductive material have improved.

© DLV München

 

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