Weichholzauenprojekt

Biotik - Populationsgenetische Untersuchungen

Problematik & Zielsetzung

Wie bereits im Teil Gefährdung der Weichholzaue beschrieben, ist die sog. sexuelle Regeneration, die Etablierung aus Samen, bei Weichholzauen stark eingeschränkt, was mit dem Mangel von Rohbodenstandorten zusammenhängt.

Rohbodenstandort am Elbeufer Weidenkeimlinge auf Rohboden am Elbufer

Der zweite Ausbreitungsmechanismus, zu dem Weiden, insbesondere Bruch- und Fahlweide, sehr gut in der Lage sind, ist die vegetative Ausbreitung und Etablierung über Astmaterial, das vom Mutterbaum abgebrochen ist. Schon relativ kurze Stücke von 20-30 cm reichen aus, einen "neuen" Baum oder Strauch wachsen zu lassen. Jedoch liegt genau darin ein Teil des Problems. Obwohl dieser Mechanismus sehr gut zu funktionieren scheint, entsteht bei diesem Prozess kein neuer Baum, da das Material mit dem des Mutterbaums genetisch identisch ist. Unter natürlichen Bedingungen ist dieser Umstand unkritisch, da durch eine Mischung aus sexueller und asexueller Regeneration eine ausreichend große genetische Diversität, d.h. Unterschiede in der genetischen Konstitution aller Bäume einer Art in einem Gebiet, besteht. Wenn allerdings die sexuelle Regeneration über Samen ausfällt und nur noch die vegetative Ausbreitung vorherrscht, ist zu erwarten, dass der Anteil an Klonen, genetisch identischen Individuen, stark anwächst. Dies wird generell als kritisch betrachtet, da die genetische Diversität dafür Sorge trägt, dass die Arten in ihrem Lebensraum anpassungsfähig bleiben. Vor dem Hintergrund einer sich durch den Menschen sehr einseitig verändernden Umwelt (z.B. Wasserbaumaßnahmen führen zu reduzierten Dynamiken, Klimawandel führt zu geringeren Niederschlägen und geringeren Abflüssen) erscheint eine solche genetische Verarmung eine zusätzliche Gefährdung der bereits stark zurückgedrängten Weichholzaue darzustellen.

Vegetative Ausbreitung: Wiederaustreibender Pappelreiser

Da das Ziel von KoWeB die modellhafte Anpflanzung von Weichholzaue auf einem Areal von ca. 10 ha sein soll, ist es wichtig, die genetische Identität der Bäume und Sträucher mit einzubeziehen, um eine weitere genetische Verarmung zu verhindern.
Aufgabe der populationsgenetischen Untersuchungen ist es daher, zum einen den genetischen Status der Individuen einer Weichholzauenart zu ermitteln, um daraus jene Pflanzen auszuwählen, die zu einer Anreicherung der genetischen Diversität beitragen. Zum anderen dienen diese Untersuchungen dazu, Informationen zur Reproduktions- und Ausbreitungsbiologie und der genetischen Populationsstruktur der Arten per se zu erhalten. Im Fokus steht dabei zu ermitteln, welche Art der Fortpflanzung vorherrscht und ob sich diese in verschiedenen Teilen der Aue unterscheidet.

Populationsgenetische Methodik

Um den genetischen Status der untersuchten Population (Bestand von Individuen einer Art innerhalb eines gewissen Areals, die sich miteinander fortpflanzen) festzustellen, wurde eine Auswahl von ca. 1000 Individuen festgelegt. Die Beprobung der Bestände konzentrierte sich dabei auf solche mit einer Individuenanzahl = 10. Pro Bestand wurden 50 Individuen zufällig ausgewählt. Wenn weniger als 50 Individuen vorhanden waren, wurden alle Individuen beprobt.
Die genetischen Analysen wurden auf Basis von aus Blättern extrahierter DNA durchgeführt. Es wurden sog. Mikrosatelliten als Marker verwendet. Diese eignen sich zum einen zur Unterscheidung zwischen Individuum und Klon, zum anderen lassen sich aus ihnen Rückschlüsse zur genetischen Diversität (Vielfalt der genetischen Muster einer Population) ziehen.

Mikrosatelliten

Die auszuwertenden Ergebnisse sind im Prinzip vergleichbar mit dem, was man beim sog. genetischen Fingerabdruck erhält, nämlich ein Muster von Banden, das einem die Unterscheidung von Individuen erlaubt (gleiches Muster => gleiche Genstruktur => Klon oder Ramet; unterschiedliches Muster => unterschiedliche Genstruktur => genetisches Individuum oder Genet). Darüber hinaus erlaubt die Anzahl von Banden Aussagen zur genetischen Diversität der Individuen bzw. der Population zu treffen.

Bandenmuster aus der Untersuchung verschiedener Weidenindividuen

Gepaart mit der räumlichen Information, die für die einzelnen Individuen zur Verfügung stehen (geographische Koordinaten -> nördliche Breite & östliche Länge), erlaubt dies Aussagen zu den bereits oben gestellten Fragen zu treffen.

Als Ergebnis für die praktische Umsetzung ist eine Auswahl der Individuen zu erwarten, die im Sinne der Erhaltung bzw. Erhöhung der genetischen Diversität der Population beerntet und für Anpflanzungen ausgebracht werden können.