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Genetic diversity, differentiation and spatial genetic structures in differently managed adult European beech (Fagus sylvatica L.) stands and their regeneration

Quelle: Forstarchiv 81; 4, 156-164 (2010)
Autor(en): NYÁRI L

Abstract: Stands from two regions of European beech were investigated at five microsatellite gene loci. The two different regions represent the central area of the distribution range (Solling, southern Lower Saxony, Germany) and the southeastern margin (Zemplén Mountains, northeastern of Hungary). In addition to analysing regional differences, two nowadays frequently applied silvicultural systems (shelterwood and small canopy openings) were investigated with genetic inventories for adults and juvenile beech trees. Some remarkable genetic differences were found between the two regions, which can be explained by their different recolonisation history. Moreover, the two silvicultural methods distinctly affect the genetic composition of the offspring generation with the same trends for both regions. For single openings, the differences between the two generations were remarkably higher as compared to the shelterwood cut. On the other hand, pooling structures of the different canopy gaps resulted in a decrease in the differences between adults and regeneration. This indicates substantially different genetic patterns among the adult trees surrounding the gaps and a limited number of seed trees contributing to the next generation within each gap. The analysis of spatial genetic structures led to different characteristics between the shelterwood cut and the canopy opening selection system. If the adult trees of the shelterwood plot already show a drastically reduced density (close to the final cut), family structures indicate an advanced decline or prove to be totally decomposed. Their regeneration, however, displays locally genetic structures with spatial autocorrelation (trend towards larger genetic similarities among adjacent juvenile plants), but boundaries between potential families are less obvious for the shelterwood plots. In contrast to this, the small canopy openings showed family structures for both generations with statistically more distinct family boundaries linked to the spatial extension of the gaps. Among the observed management systems, the small canopy openings represent that technique which favours diversified age structures along scattered patches with pronounced genetic differences among and within canopy plots. Alternatively, the shelterwood system leads to still locally variable but, as compared to the canopy openings, spatially more homogeneous and less diversified genetic structures of the regeneration.


Genetische Diversität, Differenzierung und räumlich-genetischen Strukturen in unterschiedlich bewirtschafteten Beständen der Rotbuche (Fagus sylvatica L.) und deren Verjüngung

Kurzfassung: Bestände zweier verschiedener Regionen des Rotbuchen-Vorkommens wurden an insgesamt fünf Mikrosatellitengenorten untersucht. Die Regionen repräsentieren den Zentralbereich (Solling, Südniedersachsen, Deutschland) sowie einen südöstlichen Randbereich (Zempléner Gebirge, Nordostungarn) des zusammenhängenden Verbreitungsgebietes. Neben der Analyse regionaler Differenzierungen sind hier auch die Auswirkungen häufig verwendeter waldbaulichen Verjüngungsmethoden (Schirmschlag, Lochhiebe) verglichen worden. Genetische Unterschiede zwischen den Regionen können zum Teil mit der Rückwanderungsgeschichte erklärt werden. Daneben wiesen aber die zwei verwendeten waldbaulichen Methoden erkennbare Auswirkungen auf die genetische Zusammensetzung der jeweiligen Verjüngung in den beiden Regionen auf. Für einzelne Lochhiebbereiche lag die Differenzierung zwischen den beiden Generationen (Altbestand, Verjüngung) bemerkenswert höher als es auf den Schirmschlagflächen zu beobachten war; anderseits zeigten aber generationsweise zusammengefasste Strukturen der jeweiligen Lochhiebbereiche untereinander geringe Unterschiede. Das weist auf genetisch stärker differenzierte Altbaumgruppen an Hiebsrändern und eine beschränkte Anzahl von fruktifizierenden Bäumen hin, welche sich verstärkt an der Folgegeneration beteiligten. Die Analyse räumlich-genetischer Strukturen zeigte in beiden Regionen und beiden Generationen Unterschiede zwischen Schirmschlag und Lochhieben. Je nachdem, wie stark reduziert im Fall des Schirmschlags die Altbäume auf der Fläche verteilt stehen, zeigt sich unter ihnen noch eine sich auflösende Familienstruktur oder die räumlich-genetischen Strukturen sind bereits völlig aufgelöst. Die Jungpflanzen weisen wieder lokal eine stärkere Ähnlichkeit untereinander auf, wobei die Abgrenzungen entsprechender „Familien“ auf den Schirmschlagflächen weniger herausgehoben erscheinen. Dagegen gibt es in den Lochhiebbereichen in beiden Generationen statistisch ausgeprägtere räumlich-genetische Familienstrukturen. Familiäre Grenzen sind stärker ausgebildet und hängen mit der räumlichen Ausdehnung der für die strukturelle Bestandesumwandlung verwendeten kleinräumigen Hiebe zusammen. Hinsichtlich der waldbaulichen Methoden repräsentieren die Lochhiebe ein Verfahren, welches neben der räumlich variierenden Altersklassenstruktur innerhalb eines Bestandes auch ausgeprägte genetische Differenzierung innerhalb und zwischen Lochhieben begünstigt. Bestandesverjüngung über Schirmschlag erreicht in der nächsten Generation zwar lokal variierende, in ihrer Gesamtheit jedoch weniger diverse räumlich-genetische Strukturen.

© DLV München

 

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