Population genetics of silver fir (Abies alba Mill.) in the Northern Black Forest – preconditions for the recolonization of windthrow areas and associated ectomycorrhizal communities

Im Zuge des Klimawandels ist von einer zunehmenden Häufigkeit extremer Wetterlagen auszugehen, die die Waldökosysteme beeinflussen. In den letzten Jahrzehnten haben zahlreiche Sturmereignisse mitteleuropäische Waldbestände großflächig geworfen. Die entstandenen Windwurfflächen müssen nun wiederverjüngt werden. Lebensgemeinschaften von Bäumen mit Ektomykorrhizapilzen (ECM) spielen hierbei eine entscheidende Rolle für die Stabilität und Vitalität von Waldökosystemen. Da die Weißtanne (Abies alba Mill.) eine starke Reduktion in ihrem natürlichen Verbreitungsgebiet in Deutschland erfahren hat, ist eine Erhöhung ihres Anteils aufgrund der stabilisierenden Eigenschaften waldbaulich vorgesehen. Angesichts der Zunahme von Sturmereignissen wurden drei Tannenbestände im Nordschwarzwald genetisch und mykologisch untersucht, um das Wiederbesiedlungspotential der Tanne abzuschätzen. Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Schritt Kern-Mikrosatellitenmarker (nSSR) für die Tanne entwickelt. Anschließend wurden Tannenkollektive verschiedener Altersklassen (Altbäume, Jungbäume, Sämlinge) an sechs nSSR-Orten genotypisiert sowie hinsichtlich Vorkommen und Diversität der mit ihr vergesellschafteten ECM untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Weißtannen über ein ausreichendes genetisches Potential mit einer hohen Diversität innerhalb und einer geringen Differenzierung zwischen den Beständen verfügen. Die Naturverjüngung der Tanne auf den angrenzenden Freiflächen wies keine reduzierte genetische Diversität auf im Vergleich zu den ungleichaltrigen Beständen. Die Untersuchungen zum Genfluss bei der Tanne lassen zudem auf eine ausreichende Samen- und Pollenausbreitung schließen, zumindest im Abstand von wenigen hundert Metern vom Mutterbaum. Eine Vielzahl von Mutterbäumen trug zur Samenverbreitung bei und führte zu einem vielfältigen Sameneintrag sowohl innerhalb der Bestände als auch in die Windwurfflächen hinein. Die Analyse der ECM zeigte im Altbestand und auf der Freifläche ein vergleichbares Spektrum hinsichtlich Artenzahl und Häufigkeit. Es gab keine Anhaltspunkte dafür, dass das Alter der Bäume in einer Population die Artzusammensetzung der ECM beeinflusst. Auf der Ebene des Einzelbaumes zeigten jedoch ältere Tannen eine höhere Anzahl verschiedener ECM als jüngere. Die auf den Windwurfflächen bereits vorhandene Verjüngung zeichnet sich durch ein ausgewogenes ECM-Profil aus. Sie besitzt damit eine ‚Reservoir-Funktion’ für die später ankommende Tannen-Verjüngung. Darüber hinaus wurde geprüft, ob das Tannen-Genom, d.h. die nSSR-Genotypen, einen Einfluss auf die Besiedlung mit ECM hat. Es zeigte sich, dass bestimmte nSSR-Genotypen mit der ECM-Artzusammensetzung signifikant korreliert sind. Daher kann die ECM-Gesellschaft als so genannter ‚erweiterter Phänotyp’ (extended phenotype) der Tannen betrachtet werden. Der Schutz und die Förderung der Weißtanne als Maßnahme im Rahmen der forstlichen Generhaltung bezieht daher nicht nur die Baumart selbst ein, sondern ebenfalls die mit ihr assoziierten ECM-Gesellschaften als Teil des Ökosystems. Aus genetischer, verbreitungsbiologischer und mykologischer Sicht bieten Weißtannenpopulationen im Nordschwarzwald geeignete Voraussetzungen für eine natürliche Verjüngung sowohl im Bestand als auch zur Wiederbesiedlung von Freiflächen.