Abb. 1. Braumkohletageabbau Nochten in der Lausitz. Foto: Küttler
Abb. 2. Eichen-Erhaltungssamenplantage. Foto: Stefanie Blaß
Abb. 3 - Lages des "Urwaldes Weißwasser". (Anklicken zum Vergrößern)
Die Gewinnung von Braunkohle im Tagebau stellt einen schwerwiegenden Eingriff in Natur und Landschaft dar. Von diesem Eingriff können auch genetische Ressourcen von Waldbaumarten betroffen sein, die auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften und Strukturen eine große Bedeutung haben für
- die Erhaltung des genetischen Potentials dieser Arten
- die Waldbewirtschaftung in der Region
- den naturnahen Aufbau der Bergbaufolgelandschaft durch Rekultivierung.
Am Beispiel von Waldbeständen der Traubeneiche, Waldkiefer und Tieflandfichte im Vorfeld des Braunkohlentagebaus Nochten wird nachfolgend beschrieben, wie die unvermeidbare Beeinträchtigung von Natur und Landschaft durch Maßnahmen der forstlichen Generhaltung in Zusammenarbeit zwischen der Vattenfall Europe Mining AG und dem Staatsbetrieb Sachsenforst ausgeglichen werden soll.
Erhaltung der Biodiversität – ein Kriterium nachhaltiger Entwicklung
Die genetische Vielfalt innerhalb der Arten ist zusammen mit der Vielfalt der Ökosysteme und der Arten ein Bestandteil der Biodiversität. Die biologische Vielfalt ist eine Grundvoraussetzung für die Produktivität der Ökosysteme und ihre Anpassungsfähigkeit gegenüber Umweltveränderungen. Die intensive Nutzung der natürlichen Ressourcen durch den Menschen übersteigt gegenwärtig die Regenerationsfähigkeit der Erde um etwa ein Viertel und ist mit einem steten Verlust an Lebensräumen, Arten und ihrer genetischen Variation verbunden. Die damit verbundene unumkehrbare Verarmung der Natur gefährdet zunehmend auch die Lebensgrundlagen der Menschheit.
Der Erhalt und die nachhaltige Nutzung der Biodiversität ist Ziel des 1992 auf der Umweltkonferenz in Rio de Janeiro getroffenen Übereinkommens über die biologische Vielfalt, dem die Bundesrepublik Deutschland 1993 beigetreten ist, sowie die einschlägigen Resolutionen der Ministerkonferenzen zum Schutze der Wälder in Europa von 1993 bis 2005 bilden den Hintergrund für den Erhalt und die nachhaltige Nutzung von genetischen Ressourcen im Wald.
Erhaltung und Nutzung forstlicher Genressourcen
Im Rahmen eines Bund-Länder-Konzeptes zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung forstlicher Genressourcen werden in Sachsen verschiedene, aufeinander abgestimmte Generhaltungsstrategien verfolgt. Diese haben zum Ziel, die Artenvielfalt der Waldbäume und die genetische Vielfalt innerhalb dieser Arten als Grundlage für die Anpassungsfähigkeit der Wälder an sich ändernde Umweltbedingungen zu erhalten und zu fördern. Damit soll ein Beitrag geleistet werden, der durch menschliche Eingriffe in Wald und Landschaft hervorgerufenen Einengung des Genpools entgegen zu wirken, vielfältige Waldökosysteme zu erhalten und wiederherzustellen sowie die Leistungen der Wälder nachhaltig zu gewährleisten.
Grundlage für die Erhaltung forstlicher Genressourcen ist eine umfassende Inventarisierung von seltenen und gefährdeten Vorkommen heimischer Baumarten und deren Ausweisung als Wald mit besonderer Generhaltungsfunktion. Die Bewirtschaftung derartiger Bestände, Baumgruppen und Einzelbäume ist auf eine weitgehende und dauerhafte Erhaltung dieser Genressourcen vor Ort (in-situ) ausgerichtet. Ist die unmittelbare Erhaltung vor Ort durch Eingriffe in die Natur wie Infrastruktur- oder, wie nachfolgend geschildert, Bergbaumaßnahmen gefährdet, ermöglicht die Anlage von Erhaltungssamenplantagen und Erhaltungsbeständen an einem anderen Ort (ex-situ) die Sicherung des genetischen Potentials.
Samenplantagen, die mit Pfropflingen angelegt werden, ermöglichen dabei eine mehr oder weniger unmittelbare Saatgutproduktion über das Lebensalter des zu erhaltenden Bestandes hinaus. Dies gilt vor allem dann, wenn die Pfropfreiser von Altbäumen im fruktifikationsfiähigen Alter gewonnen wurden, da dadurch das physiologische Alter des Ausgangsbaumes und somit die Fähigkeit zur Fruktifikation weitgehend erhalten wird. Die Samenplantage beginnt nach bisher vorliegenden Erfahrungen nach fünf bis zehn Jahren auf Grund der unbedrängten Entwicklung und der freien Stellung der Kronen in regelmäßigen Abständen Saatgut zu produzieren.
Waldökosysteme im Vorfeld des Tagebaus Nochten/Lausitz
Abb. 4 - Bestand im Vorfeld des Kohleabbaus. Foto: Stefanie Blaß
Abb. 5 - Aufschluß ehemaliger Kiefernbestände für die Gewinnung von Braunkohle im Tagebau. Foto: Stefanie Blaß
Im Vorfeld des durch die Vattenfall Europe Mining AG betriebenen Braunkohlentagebaus Nochten befindet sich im Wuchsgebiet Düben-Niederlausitzer Altmoränenland, westlich der Stadt Weißwasser vorgelagert, das Waldgebiet Muskauer Heide. Im Zentrum dieses Waldgebietes liegt das ca. 100 ha große ehemalige Naturschutzgebiet "Urwald Weißwasser" (s. Abb. 2). Charakteristisch für das Gebiet sind warme, trockene Sommer und kalte Winter mit Spätfrösten. Die Jahresmitteltemperatur liegt bei 8,5°C und die mittlere Niederschlagssumme bei 658 mm. Die Böden gehören meist zu den Nährkraftstufen Z (ziemlich arm) und A (arm) und sind im Bereich des Naturschutzgebietes grundwassernah.
Das Waldbild in diesem Bereich wird durch natürliche Traubeneichen-Kiefern-Wälder und Fichten-Kiefernwälder geprägt. Die Hauptbaumarten dieser Waldgesellschaften bilden die Traubeneiche (Quercus petraea), die Gemeine Fichte (Picea abies) und die Waldkiefer (Pinus sylvestris).
Hauptbaumarten
Abb. 6 - Traubeneichenkrone. Foto: Stefanie Blaß
Die Traubeneiche kommt auf trockeneren Standorten mit besserer Nährstoffversorgung in Anteilen von 60 % bis 100 % in Mischung mit Hainbuche und Waldkiefer, auf wechselfeuchten Standorten mit Roteiche, Winterlinde und Hainbuche vor. Das Alter der Traubeneichen beträgt bis zu 300 Jahre. Das Vorkommen gilt als das älteste Traubeneichen-Vorkommen Sachsens.
Abb. 7 - Typische "Lausitzer Tieflandsfichte". Foto: Stefanie Blaß
Auf den nährstoffärmeren, trockeneren Standorten löst die Waldkiefer mit Anteilen von 60 % bis 90 % die Traubeneiche als Hauptbaumart ab und tritt in Mischung mit dieser sowie mit der Hainbuche auf. Auf mineralischen Nassstandorten ersetzen Birkenarten und Fichte Traubeneiche und Hainbuche. Die älteren Vorkommen der Waldkiefer haben ein Alter von etwa 250 Jahren.
Auf frostgefährdeten mineralischen Nassstandorten wird die Waldkiefer durch die "Lausitzer Tieflandsfichte" mit Anteilen von 50 % bis 70 % abgelöst. Als Mischbaumarten treten auf diesen Standorten Birkenarten, Stieleiche, Weißtanne und Kiefer hinzu. Die bis zu 125 Jahre alten Fichtenbestände des Waldgebietes bilden das größte zusammenhängende Reliktvorkommen der Fichte am Nordrand ihres herzynisch-karpatischen Teilareals in Sachsen.
Bedeutung für Erhaltung und Nutzung forstlicher Genressourcen
Die beschriebenen Bestände der Traubeneiche, Waldkiefer und Lausitzer Tieflandfichte können auf Grund ihres Alters sowie der bekannten Waldgeschichte mit hoher Wahrscheinlichkeit als autochthon angesprochen werden. Das bedeutet, dass sich diese Bestände nach der letzten Eiszeit auf den genannten Standorten angesiedelt haben und sich seitdem fortgesetzt unter den gegebenen Standortsverhältnissen natürlich verjüngt haben. Dies führte im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte zu einer optimalen Anpassung der Vorkommen an die Klimabedingungen ihres Wuchsortes, vor allem an trockene, heiße Sommer und plötzliche Temperaturänderungen. Dadurch unterscheiden sie sich deutlich von anderen Vorkommen dieser Arten, die z.B. aus mehr atlantisch getönten Gebieten stammen.
Da die geschilderten Standortsverhältnisse typisch für weite Teile Nordost-Sachsens und Süd-Brandenburgs sind und vergleichbare Bestände dieser Baumarten in dieser Form nicht mehr existieren, kommt der Erhaltung der Vorkommen eine überregionale Bedeutung zu. Als wichtiger Bestandteil der genetischen Vielfalt dieser Arten besitzen sie somit eine sehr hohe Erhaltungswürdigkeit und wurden deshalb als Wald mit besonderer Generhaltungsfunktion ausgewiesen. Auf Grund des Abbaufortschrittes im Tagebau Nochten ist ihre Erhaltung sehr dringlich.
Rekultivieren von Tagebauen
Der Braunkohlenbergbau stellt einen schwerwiegenden Eingriff in Natur und Landschaft dar. Die damit verbundenen und unvermeidbaren Beeinträchtigungen sollen durch den Aufbau der Bergbaufolgelandschaft und deren Rekultivierung einschließlich naturnaher Gestaltungen ausgeglichen werden. Dies betrifft die
- Erhaltung der durch die Rodung im Abbaubereich betroffenen genetisch bedeutenden Ressourcen der Traubeneiche, Tieflandsfichte und Waldkiefer,
- Herstellung von Kippenflächen, die den forstwirtschaftlichen Anforderungen entsprechen
- Aufforstung naturnaher artenreicher Wälder, wobei die Gehölze standortgerecht auszuwählen sind.
Die Bergbaufolgelandschaft des Tagebaus Nochten wird mit ca. 4500 ha forstlicher Rekultivierungsfläche durch Wald geprägt. Die zukünftigen Waldbestände sollen nach dem Braunkohlenplan zu 60 % durch Nadelbäume und zu 40 % durch Laubbäume dominiert werden.
In Abhängigkeit vom Bodensubstrat soll sich auf den aufzuforstenden Waldflächen die zukünftige Bestockung aus Traubeneichen-Hainbuchen-Linden-Wald mit 60 % bis 90 % Traubeneiche, Tieflandkiefern-Wald mit 60 % bis 90 % Kiefer und Tieflandfichten-Wald mit 50 % bis 70 % Fichte zusammensetzen. Um sowohl den naturschutzfachlichen Aspekten als auch den besonderen Belastungen der Rekultivierungsbestände durch die vorliegenden Bodenverhältnisse und das Kippenklima gerecht zu werden, kommt der Verwendung von Saat- und Pflanzgut, welches an das Regionalklima in hohem Maße angepasst ist, eine besondere Bedeutung zu.
Charakterisierung und Erhaltung von Plattenkiefer, Traubeneiche und Lausitzer Tieflandsfichte
In Zusammenarbeit mit dem Eigentümer des Waldes im Vorfeld des Braunkohlentagebaus Nochten, (Vattenfall Europe Mining AG) und der lokalen Forstbehörde führt der Staatsbetrieb Sachsenforst bereits seit mehreren Jahren Maßnahmen zur Erhaltung der genetischen Ressourcen von Traubeneiche, Waldkiefer und Tieflandfichte durch. Ziel ist es, die bedrohten Vorkommen, nach Beschreibung mit quantitativen und qualitativen Merkmalen, als Grundlage für die Bereitstellung von Forstvermehrungsgut für die Rekultivierung und für die Waldbewirtschaftung im nordöstlichen Sachsen und im südlichen Brandenburg dauerhaft und repräsentativ zu erhalten.
Dazu wurden alle bereits durchgeführten Maßnahmen evaluiert, die Vorkommen mit biochemisch-genetischen Analyseverfahren charakterisiert, die für eine repräsentative Erhaltung notwendigen Bäume ausgewählt, dokumentiert und durch Pfropfung vermehrt sowie Erhaltungssamenplantagen geplant und angelegt.
Der erreichte Stand, die Methodik der Charakterisierung und der jeweils notwendige Umfang der Erhaltungsmaßnahmen unterscheidet sich für die Baumarten beträchtlich. Daher wird in gesonderten Beiträgen auf die Waldkiefer, Traubeneiche und "Lausitzer Tieflandsfichte" eingegangen.
Ergebnisse
Abb. 8 - Kiefernpfropfling im Gewächshaus. Foto: Stefanie Blaß
Abb. 9 - Klonsammlung des Vorkommens "Urwald Weißwasser" in Graupa. Foto: Anke Dietzsch
Die forstlichen Generhaltungsmaßnahmen im Tagebauvorfeld begannen im Zeitraum von 1994 bis 2003 mit der Erhaltung von Waldkiefern und Traubeneichen aus Generhaltungsbeständen durch die Gewinnung von Pfropfreisern von Altbäumen und anschließender Veredelung im heutigen Zentrum für Forstvermehrungsgut des Staatsbetriebes Sachsenforst. Die erhaltenen Altbäume dienten zur Anlage einer Waldkiefern-Klonsammung 1997 in Graupa sowie einer Traubeneichen-Erhaltungssamenplantage auf einer Rekultivierungsfläche 2004/05 im Tagebau Nochten.
Die Evaluierung der bereits durchgeführten Maßnahmen hatte zum Ziel, den Zustand der Anlagen zu ermitteln und zusammen mit den Ergebnissen der genetischen Charakterisierung Rückschlüsse auf ihre Eignung und weitere Verwendbarkeit zu erhalten. Die beiden Generhaltungsanlagen befinden sich in einem unterschiedlichen Zustand.
Waldkiefern-Klonsammlung :
Es fielen in den ersten 10 Jahren 12 % der erhaltenen Pfropflinge aus. Die erhaltenen Klone waren dabei unterschiedlich von den Ausfällen betroffen. Nur 3 % der Klone starben vollständig ab. Auf Grund des Anlagedesigns und der sehr ungleichen Anzahl von Pfropflingen (Kopien) je Klon zwischen einem und sieben Stück kommt die Anlage für eine Produktion von Saatgut, das den Anforderungen an eine repräsentative Erhaltung der genetischen Strukturen dieses Vorkommens entspricht, nicht in Frage.
Traubeneichen-Erhaltungssamenplantage:
Der durchschnittliche Ausfall betrug in den ersten drei bis vier Jahren nach Pflanzung bereits 20 %, wobei 11 % der erhaltenen Klone vollständig abgängig waren. Ursache für die im Vergleich zur Klonsammlung in Graupa höheren Ausfälle in kürzerer Zeit sind unter anderem die extremen Bedingungen auf der Rekultivierungsfläche, die trotz vielfältigster Bemühungen wie Bewässerung in Trockenzeiten nicht vollständig ausgeglichen werden konnten. Andererseits bildeten im August 2008 bereits an 5 % der erhaltenen Eichen Eicheln aus (Abb. 5). Diese Ergebnisse zeigen, dass die gewählte Strategie, Erhaltungssamenplantagen anzulegen, richtig ist. Aber die wertvollen genetischen Ressourcen der Traubeneiche sollten zur Risikominimierung unbedingt noch durch eine zweite Erhaltungssamenplantage auf gewachsenen Böden gesichert werden.
Abb. 10. Eicheln auf der Erhaltungssamenplantage Nochten.
Abb. 11. Samenplantage im Rekultivierungsbereich. Foto: Stefanie Blaß
Die durchgeführten Untersuchungen zur genetischen Charakterisierung der bereits erhaltenen Waldkiefern und Traubeneichen hatten zum Ziel, mit Hilfe von biochemisch- und molekulargenetischen Merkmalen einerseits die Klone zu identifizieren und andererseits die ermittelten genetischen Strukturen mit anderen bereits untersuchten Vorkommen von Waldkiefer und Traubeneiche aus Sachsen und Brandenburg zu vergleichen.
Bei der Traubeneiche erfolgte zusätzlich die genetische Charakterisierung von zwei in unmittelbarer Nähe des zu erhaltenden Traubeneichenvorkommens Urwald Weißwasser gelegenen Saatguterntebeständen als Referenz.
Mit Ausnahme eines Klons, dessen Kopien unterschiedlichste und nicht zuordenbare Genotypen aufwiesen, konnten alle erhaltenen Waldkiefern-Klone der Klonsammlung Graupa eindeutig mit Hilfe biochemisch-genetischer Merkmale auf Basis von lsoenzymanalysen identifiziert und charakterisiert werden. Die für die Plattenkiefer des Urwaldes Weißwasser ermittelten Parameter der genetischen Vielfalt und Diversität fügen sich in das Bild von anderen untersuchten Kiefernbeständen gut ein. Die aus dem bisher erhaltenen Material entstehende Samenplantage weist somit einen ähnlichen Genpool wie intakte und stammzahlreiche Kiefernbestände auf. Es findet somit keine genetische Verarmung statt, wenn ausschließlich die zur Verfügung stehenden 112 Klone der Waldkiefer für die Anlage einer Erhaltungssamenplantage herangezogen werden.
Die Ergebnisse der lsoenzymanalysen zeigen für die bereits evakuierten Traubeneichen des Urwaldes Weißwasser im Vergleich zu den beiden Saatguterntebeständen höhere Werte der genetischen Vielfalt und Diversität. Werden die bereits erhaltenen Traubeneichen in die drei geographisch zusammenhängende Teilkollektive Kernbestand - Grüner Weg/Eichgarten - Jagdschlosswiese aufgeteilt (Abb. 6), weisen die Teilvorkommen Kernbestand und Grüner Weg/Eichgarten ähnliche genetische Strukturen auf. Dagegen ähneln sich die Strukturen des sehr kleinen Teilvorkommens Jagdschlosswiese und die der Saatguterntebestände, während sich diese an bis zu vier Genorten signifikant von dem Kernbestand unterscheiden.
Abb. 12. Teilkollektive des Traubeneichenvorkommens "Urwald Weißwasser".
Die Untersuchung von mütterlich vererbter DNS ergibt, dass die bisher erhaltenen Traubeneichen ausnahmslos wie alle anderen bisher untersuchten Traubeneichen-Bestände aus Sachsen und Ost-Brandenburg von einem eiszeitlichen Refugium auf dem Balkan abstammen.
Die Ergebnisse der genetischen Untersuchungen an den erhaltenen Traubeneichen und den Vergleichsbeständen weisen darauf hin, dass nach derzeitigem Erkenntnisstand die beiden Erntebestände keine Nachkommen des Kernbestandes Urwald Weißwasser sind. Die Erntebestände leisten, obwohl sie aus dem gleichen Refugialgebiet entstammen, auf Grund ihrer abweichenden genetischen Strukturen keinen hinreichenden Beitrag für die Erhaltung des Kernbestandes "Urwald Weißwasser". Die bereits erhaltenen Traubeneichen des Teilvorkommens Jagdschlosswiese sollten aus diesen Gründen keine Verwendung für die Anlage der Erhaltungssamenplantage finden.
Ausblick
Die Pfropfarbeiten für die Erhaltung von 240 Traubeneichen, 112 Plattenkiefern und 100 Tieflandfichten, die für die Anlage von Erhaltungssamenplantagen benötigt werden, konnten im Winter 2008/09 erfolgreich abgeschlossen werden. Die Einsammlung der für die geplante Untersuchung der genetischen Strukturen der Lausitzer Tieflandfichte erforderlichen Proben fand im Januar 2009 statt. Die lsoenzymuntersuchungen wurden 2009 durchgeführt und die Auswertungen abgeschlossen.
Die Auswahl und Vorbereitung einer Fläche für die Anlage der Traubeneichen-Erhaltungssamenplantage ist abgeschlossen. Die vollständige Bepflanzung der Flächen im Sächsischen Forstbezirk Oberlausitz erfolgte im Frühjahr 2010. Die Auswahl entsprechender Flächen für die Begründung der Waldkiefern- und Tieflandfichten-Erhaltungssamenplantagen wurde 2009 durchgeführt, die Anlage 2010 realisiert.
Die Bereitstellung von Vermehrungsgut über die Anlage von Erhaltungssamenplantagen stellt - kurzfristig betrachtet - einen höheren Aufwand als die Begründung von Erhaltungsbeständen aus Saat und Pflanzung mit Vermehrungsgut aus den zu erhaltenden Vorkommen dar. Andererseits ist in Erhaltungssamenplantagen bereits relativ kurze Zeit nach der Anlage die Produktion von Saatgut möglich. Wenn von einem Abbau- und Wiederaufschüttungszeitraum von 10 bis 15 Jahren ausgegangen wird, steht - eine Entwicklung ohne gravierende Störungen vorausgesetzt - dann bereits das erste Saatgut aus den Erhaltungssamenplantagen für die Rekultivierungsmaßnahmen zur Verfügung. Saatgut aus Erhaltungsbeständen kann aus entwicklungsphysiologischen Gründen dagegen erst mit Eintreten der Bäume in das fruktifikationsfähige Alter von 50 bis 70 Jahren erwartet werden. Das auf Grund seiner Anpassung an das Regionalklima und seiner zu erwartenden Anpassungsfähigkeit an den Klimawandel für die Forstwirtschaft in der Region und darüber hinaus bedeutsame Vermehrungsgut kann im ersten Fall somit unmittelbar und ohne Zeitverzug produziert und verwendet werden.
Literaturhinweise finden sich in der Originalpublikation.
