Eine Forschungsarbeit des Keller Laboratory der University of Vermont, die die Auswirkungen genomisch vielfältiger Setzlinge auf die Widerstandsfähigkeit von Rotfichtenwäldern in einem sich ändernden Klima untersucht, wurde veröffentlicht in Anwendungen in den Pflanzenwissenschaften.
Das Papier stellt eine mehrjährige, praxisorientierte Forschungspartnerschaft zwischen der University of Vermont (UVM), The Nature Conservancy (TNC), der Central Appalachian Spruce Restoration Initiative (CASRI), Appalachian Forest Restoration und dem United States Forest Service (USFS) dar.
Die Forschung untersucht, wie die Einbeziehung von Kenntnissen über genetische Variation in Wiederherstellungspraktiken dazu beitragen kann, die Bedrohungen zu mildern, die der globale anthropogene Wandel für unsere Waldökosysteme darstellt, und entwickelt Methoden zur Beschaffung von Baumsamen, um die größtmögliche Vielfalt und zukünftige Anpassungsfähigkeit gefährdeter Arten zu gewährleisten.
Die Wurzeln des Projekts entstanden während einer CASRI-Konferenz im Jahr 2018, als Experten verschiedener Organisationen von der genetischen Forschung an Rotfichten erfuhren, die von Kellers Labor und Mitarbeitern der University of Maryland durchgeführt wurde. Die Gruppe sah eine Gelegenheit, ihre Kräfte zu bündeln, um die genetischen Daten vor Ort für die Wiederherstellung von Rotfichten zu nutzen. Im Jahr 2019 ermöglichte die Finanzierung dieser Gruppe eine wissenschaftlich fundierte Wiederherstellung im großen Maßstab.
„Eine wissenschaftlich fundierte Restaurierung erfordert eine gezielte Zusammenarbeit zwischen Restaurierungspraxis, Konservierungsstrategie und Wissenschaft“, sagt Katy Shallows und betont die entscheidende Bedeutung dieser Zusammenarbeit.
„Die Leute, die in jedem Bereich arbeiten, müssen zusammen am Tisch sitzen, um die Verhandlungen darüber zu führen, was möglich ist und was zu einer verbesserten Waldbewirtschaftung führt. Wir hatten ein „Dreamteam“ von Mitarbeitern, die bereit waren, das Geben und Nehmen auf sich zu nehmen, um von den Ergebnissen der genetischen Forschung zum Sammeln von Rotfichtenzapfen an neuen Standorten und zum Pflanzen an Orten mit Naturschutzwert zu gelangen.“
Ab 2019 analysierte das Team Genomsequenzierungsdaten von 65 Rotfichtenpopulationen, um verschiedene Standorte zu bestimmen, an denen Samen gesammelt werden könnten, um einen genetisch vielfältigen Bestand für die Wiederherstellung zu erzeugen. Daraufhin entwickelten die Forscher eine Methode zur Überwachung der Setzlinge nach der Pflanzung, damit ihr Überleben und Wachstum verfolgt und untersucht werden konnten.
Nachdem genetisch vielfältige Rotfichtensamenquellen identifiziert, gesammelt und in einer Baumschule aufgezogen worden waren, pflanzten CASRI und TNC im Jahr 2021 58.000 Rotfichtensetzlinge auf 255 Acres in Maryland, West Virginia und Virginia. Daten zum Wachstum dieser Setzlinge wurden im Jahr 2022 gesammelt und analysiert, um die Gültigkeit der Strategien zur Auswahl der Samenquellen zu bestimmen.
Die Vorteile der in der Studie verfolgten Strategie einer auf genetischer Vielfalt basierenden Saatgutauswahl liegen darin, dass sie den aktuellen Ansiedlungserfolg neuer Bäume steigert und gleichzeitig das zukünftige evolutionäre Potenzial der Wälder hinsichtlich ihrer Reaktion auf den Stress des Klimawandels stärkt.
Das Projekt war ein Musterbeispiel für die Einbeziehung von Interessenvertretern aus verschiedenen Sektoren: staatliche Wissenschaftsförderung, Fachwissen akademischer Forscher, Führung gemeinnütziger Naturschutzorganisationen und Projektdurchführung durch kommerzielle Unternehmen. Der Ansatz der Studie, mehrere Saatgutquellen in optimierten Kombinationen zu bündeln, führt zu einem Wiederherstellungsbestand mit höherer genetischer Vielfalt und Entwicklungsfähigkeit und minimiert gleichzeitig die Belastung durch schädliche Mutationen, die zu Inzuchtdepression führen können.
Dieser Ansatz bietet neue Einblicke in die Art und Weise, wie genetische Daten zur Wiederherstellung und Erhaltung von Bäumen beitragen können. So wird die Wiederherstellung erfolgreicher und hoffentlich auch ressourcenschonender, da die Erfolgsquote bei der Anpflanzung steigt und die Widerstandsfähigkeit gegenüber zukünftigen Veränderungen steigt.
„Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat im letzten Jahrzehnt große Fortschritte beim Verständnis der Anpassungsfähigkeit von Arten an den Klimawandel gemacht“, sagt Anoob Prakash, Doktorand im Keller Lab der UVM und Hauptautor der Studie.
„Aber diese Bemühungen werden aus einer Vielzahl von Gründen nicht immer in Management-Umgebungen übernommen. Unsere Studie zeigt, wie die Lücke zwischen wissenschaftlichen Entdeckungen und realen Anwendungen überbrückt werden kann. Hoffentlich werden solche Kooperationen eher zur Norm als zur Ausnahme.“
Stephen Keller meint dazu: „Diese Studie gibt mir viel Optimismus, dass Menschen mit unterschiedlichem beruflichen Hintergrund, die jeweils ihre einzigartige Expertise und Leidenschaft für den Naturschutz mitbringen, zusammenkommen können, um gemeinsam einzigartige Lösungen zu entwickeln, die die zukünftige Widerstandsfähigkeit unserer Wälder stärken. Es besteht ein enormes Potenzial, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in praktische Naturschutzpraktiken umzusetzen. Wir müssen einfach weiterhin Wege finden, zusammenzuarbeiten.“
Mehr Informationen:
Genomik in die Praxis umsetzen: Ein integrativer Ansatz zur Saatgutbeschaffung für die Wiederaufforstung, Anwendungen in den Pflanzenwissenschaften (2024).