Pflanzen wir Buchen unter Buchen?

Häufig liest man im Zusammenhang mit genetischer Anpassung an den Klimawandel auch den englischen Begriff "assisted migration". Dieser Begriff subsumiert jedoch verschiedene Formen der anthropogen gesteuerten Migration von Baumarten (siehe Kasten). Die von uns nun beschriebene Handlungsoption der genetischen Anpassung ist ein Teilaspekt der "assisted migration", und zwar der sogenannte "assisted gene flow".

Die gedankliche Grundlage dieser Handlungsoption ist, dass sich bei unseren heimischen Baumarten infolge vielfältiger Umwelteinflüsse in den letzten Jahrtausenden eine große genetische Variation ausbilden konnte. Ursache dafür sind die Prozesse:

1. Mutation
2. Selektion
3. Genfluss (im Zuge der Reproduktion) und
4. genetische Drift.

Für eine verbesserte lokale Anpassung sind wesentlich die Mutation und die Selektion verantwortlich. Die Selektion, die beispielsweise bei der Naturverjüngung von Wäldern zum Tragen kommt, kann nur die Eigenschaften selektieren, die schon im genetischen Portfolio einer Population (Bestäubungseinheit) vorhanden sind. In dem sich natürlicherweise immer die Baumindividuen vermehren, die am besten mit den vorherrschenden Standortsbedingungen zurechtkommen, ergibt sich eine gerichtete Anpassung an den Standort. Die Mutation verläuft hingegen ungerichtet. Es werden Erbinformationen falsch kopiert, wodurch in der nächsten Generation tatsächlich neue Eigenschaften entstehen. Allerdings wirken diese Eigenschaften häufig zulasten der Baumfitness und nur selten kommt es zu einer vorteilhaften Mutation.

Beide Prozesse führen dazu, dass sich eine Baumart in einem Gebiet über mehrere Generationen immer mehr an die lokalen Gegebenheiten anpasst. Es entstehen die sogenannten Populationen oder in der Forstsprache Herkünfte bzw. Provenienzen. Die Umweltbedingungen im Herkunftsgebiet sind somit eng verknüpft mit den lokal angepassten Populationen.

Was passiert jedoch, wenn sich die lokalen Bedingungen rasant ändern? Die plakative Aussage "Local is best!" ist spätestens dann zu hinterfragen. Nützt der Baumart dann noch die jahrhundertelange lokale Anpassung an die bislang herrschenden Standortsbedingungen? Und was ist unter dem Begriff "lokal" überhaupt zu verstehen?

"Lokal" wird bei der In-situ-Erhaltung forstlicher Genressourcen sehr eng ausgelegt. Man bezieht sich dabei auf Einzelbäume oder einen geschlossenen Bestand, in dem man die Naturverjüngung oder das Saatgut nutzt. Hier kann man sicher sein, dass tatsächlich auch die lokal vorhandene genetische Information an die nächste Generation übergeben wird.

In der waldbaulichen Praxis legt man den Begriff "lokal" deutlich weiträumiger aus. Die Grundlage bilden die Herkunftsgebiete. Herkunftsgebiete sind zumeist großräumige Areale, die ein oder mehrere Wuchsgebiete überspannen. Sie werden entsprechend der natürlichen Differenzierung einer Baumart ausgewiesen, z. B. Herkunftsgebiet 810 02 der Rotbuche – "Ostsee-Küstenraum". Die entsprechenden rechtlichen Regelungen finden sich im Forstvermehrungsgutgesetz (FoVG) und in den Herkunftsgebietsempfehlungen für M-V.

Mit diesen geografischen Abgrenzungen sind jedoch noch keine Baumeigenschaften (Überlebensfähigkeit, Wachstum, Resistenz, etc.) definiert. Vielmehr sind die Übergänge zwischen den Gebieten fließend und auch innerhalb eines Herkunftsgebietes gibt es selbstverständlich genetische Unterschiede. Einerseits sind viele Bestände aufgrund der fast völligen Entwaldung Europas gar nicht autochthon. Andererseits bilden sich auch innerhalb von Herkunftsgebieten mehrere Populationen heraus. Diese Bestände kennen wir zumeist in Forstkreisen, wenn sie durch überragende Wuchseigenschaften und markige Namen Bekanntheit erlangt haben (z. B. Güstrower Kiefer, Selber Höhenkiefer, Schlitzer Lärche, Kiekindemarker Douglasie). Wie gut sind aber nun die lokalen Populationen an die aktuellen Bedingungen angepasst und inwieweit können sie mit sich ändernden Standortsbedingungen umgehen?

Für diese Fragestellungen werden Versuchsflächen der Forstgenetik / Forstpflanzenzüchtung angelegt. Auch in Mecklenburg-Vorpommern existieren zahlreiche dieser Flächen (Abb. 1). Die Flächen kann man in drei Typen unterteilen: 1) Herkunftsversuche (gelb), 2) Nachkommenschaftsprüfungen (blau), und 3) Klonprüfungen (grün).

Die Nachkommenschaftsprüfungen sind ein weiterer Bestandteil der genetischen Forschung und ein zentrales Element der Forstpflanzenzüchtung. Hier wird nicht auf das Herkunftsgebiet geschaut, sondern auf die Anlagen von Einzelbäumen. Sie können als Leistungsprüfungen der Nachkommen oder zur Analyse quantitativ genetische Parameter (Heritabilität, Kombinationseignung, Zuchtwert) genutzt werden. Die Erzeugung des Versuchsmaterials kann dabei durch gelenkte Kreuzungen oder freie Abblüte der entsprechenden Auslesebäume erfolgen.

Eine große Nachkommenschaftsprüfung befindet sich u. a. im Forstamt Schuenhagen. Hier werden gegen das Eschentriebsterben resistente Eschenindividuen untersucht. Auch bei der Baumart Kiefer gibt es Flächen zweier Nachkommenschaftsprüfungen in M-V. Im Revier Drewin wurde 1990 eine Fläche einer Prüfung mit 81 Nachkommenschaften aus kontrollierten Kreuzungen angelegt (zwei weitere Flächen in Brandenburg). Nach 31 Jahren konnten Nachkommenschaften mit überdurchschnittlicher Wuchs- und Qualitätsleistung identifiziert werden. So übertrafen die besten Nachkommenschaften die Absaat einer Samenplantage (Waldsieversdorf-Güstrow) um 7,5 – 13,3 % im Höhenwachstum. Ebenfalls konnten Elternbäume mit positiven Zuchtwerten für dieses Merkmal identifiziert werden. Weitere Nachkommenschaftsprüfungen in M-V finden sich zur Schwarznuss, mit dem Ziel standortsangepasste Individuen dieser nordamerikanischen Baumarten zu detektieren (Abb. 4).

Letztlich laufen zahlreiche Aktivitäten, um im Klimawandel sowohl das genetische Potenzial der Baumarten zu sichern als auch deren genetische Anpassung zu steuern. Wie weit kommen diese Aktivitäten jedoch zum Tragen, wenn das Ziel Dauerwald heißt?

Der Dauerwald wird im Wesentlichen getragen von der Idee der großflächigen natürlichen Verjüngung. Das größte Potenzial, die natürliche genetische Vielfalt zu erhalten, wird dabei in der artenreichen und kontinuierlichen Naturverjüngung gesehen. Auch in den Leitlinien der Landesforstanstalt M-V soll die natürliche Verjüngung den Regelfall der Walderneuerung darstellen.

Die von uns genannten Informationen zur genetischen Vielfalt widersprechen diesem Konzept nicht. Denn trotz der Rasanz des Klimawandels muss die Ausnutzung natürlicher – wenn auch sehr langsamer – Anpassungsprozesse gewahrt bleiben. Am wichtigsten ist es daher, sich als Waldbewirtschafter*in bewusst zu machen, dass man mit seinem Handeln im Wald einen Einfluss auf die genetische Vielfalt hat. Dabei kann sie in verschiedenen Behandlungsphasen unterschiedlich beeinflusst werden. Kritisch zu beurteilen ist es, wenn Naturverjüngung nach einer längeren Phase der Zielstärkennutzung eingeleitet wird.

Hier sind die besten Vererber zum Zeitpunkt der Verjüngung bereits nicht mehr vorhanden. Zielstärkennutzung vor Beginn der natürlichen Verjüngung bedeutet Selektion auf negative Merkmale.

Eine zu drastische Stammzahlreduktion in der Durchforstungsphase führt zur Einengung des genetischen Materials. Die Auslesedurchforstung ist deutlich besser geeignet, denn sie greift der natürlichen Selbstdifferenzierung vorweg. Bei der Hiebsart erwirken langfristige und kleinflächige Verjüngungsmethoden eine höhere genetische Diversität. In den untersuchten Beständen war die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass möglichst viele Bäume ihre Gene in die nächste Generation weitertragen. Der Großschirmschlag erwies sich in der gleichen Studie als nachteilig, da bei den wenigen verbleibenden Individuen ein hoher Anteil Selbstbefruchtung beobachtet werden konnte. Letztlich sollte jedoch auch hier nicht zu rigoros auf nur eine Hiebsart gesetzt werden. Le Lefèvre (2004) betont in seiner großen Literaturauswertung, dass eine Vielfalt von Hiebsarten ebenfalls zur genetischen Vielfalt beiträgt. Besonders Bestände mit einem Überhang von schlecht veranlagten Bäumen könnten hier von einer menschlich gesteuerten Selektion profitieren (Abb. 5).