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2.1 Auswahl geeigneter Baumarten
Hinsichtlich ihrer Eignung für das genetische Monitoring sind die einzubeziehenden Baumarten nach "Nutzwert", "Existenzwert" und "Indikatorwert" zu bewerten. Auf der Grundlage der bisher in den Bundesländern erfolgten genetischen Bearbeitung von 20 Waldbaumarten sind für diese neun Kriterien zur Bewertung für eine Eignung im Folgenden zusammengestellt.
2.1.1 Kriterien mit Bewertungsskala:
1. Gefährdung: 1 = keine, 2 = mittlere, 3 =große
2. Seltenheit: 1 = keine, 2 = mittlere, 3 = große
3. wirtschaftliche Bedeutung: 1 = geringe, 2 = mittlere, 3 = große
4. Art der Bestäubung: W = Wind, I = Insekten
5. Entfernung der Samenverbreitung: w = weit, n = nah
6. Verfügbarkeit von Primärdaten aus anderen Monitoring-Programmen bzw.der Naturwaldforschung:
1 = geringe, 2 = mittlere, 3 = große
7. Verfügbarkeit von Methoden zum Nachweis genetischer Marker:
1 = keine, 2 = begrenzt, 3 = unproblematisch
8. Flächenrepräsentanz der Baumart in Deutschland: 1 = geringe, 2 = mittlere, 3 = große
9. Anteil am Bestand: H = Hauptbaumart, M = Mischbaumart
Der auf dieser Grundlage berechnete mittlere Wert ergibt die in der Tabelle 2.1 "Auswahl geeigneter Baumarten bzw. Baumgattungen" als Übersicht zusammengefasste Rangfolge nach Prioritäten (1 = hoch, 2 = mittel, 3 = gering). Eine separate Bewertung für Laubbaumarten, Nadelbaumarten, insektenbestäubte Baumarten und Reliktbaumarten ist vorgegeben.
2.1.2 Ergebnis des Bewertungsverfahrens und Empfehlung der Berücksichtigung folgender Baumarten:
Schwerpunktsetzung
2.2 Auswahl und Einrichtung der Monitoringflächen
Sowohl von bewirtschafteten als auch von unbewirtschafteten Waldökosystemen wird eine nach statistischen Kriterien hinreichende und baumartenbezogene Anzahl von Populationen ausgewählt, die verschiedenen ökologischen Grundeinheiten innerhalb der Bundesrepublik Deutschland angehören. Innerhalb dieser Populationen werden genetische Monitoringflächen festgelegt, die baumarten-spezifische Individuenzahlen / Mindestgrößen umfassen (Individuenzahl des Altbestandes legt Flächengröße fest).
Die Flächen müssen im reproduktionsfähigen Alter sein und sollten zumindest teilweise Naturverjüngung aufweisen.
Als Monitoringflächen sollten vorrangig Flächen ausgewählt werden, für die bereits eine hohe Datendichte und eine genaue Flächendokumentation vorliegt wie z.B. genetische Versuchsflächen, Naturwaldreservate, waldwachstumskundliche Dauerbeobachtungsflächen. Für die ausgewählten genetischen Monitoringflächen müssen die folgenden Flächenparameter, Kollektivparameter und Baumparameter dokumentiert werden:
2.2.1 Flächenparameter:
2.2.2 Kollektivparameter:
2.2.3 Baumparameter
Soweit verfügbar, sollten flächennahe Umweltdaten (z.B. Witterung, Luftbelastung, Schad-stoffeinträge, Bodenvegetation) dokumentiert werden.
2.3 Inventur zu Parametern des genetischen Systems
Zur Charakterisierung des genetischen Systems werden phänotypische und genetische Merkmale herangezogen (vgl. hierzu Tabelle 2.2 "Parameter nach Indikatoren und Verifikatoren"). Eine Übersicht über die Bewertung dieser Parameter ist in der Tabelle 2.3 "Bewertung der Parameter nach Priorität und Kosten" zusammengestellt.
2.3.1 Datenerhebung für phänotypische Merkmale
An ausgewählten Bäumen der genetischen Monitoringflächen werden in regelmäßigen Zeitabständen Bonituren zum Blühverhalten und zur Fruktifikation erhoben. Am Saatgut werden Qualitätsmerkmale wie Hohlkornanteile und Keimprozent bestimmt.
2.3.2 Datenerhebung für genetische Merkmale
Auf den Monitoringflächen erfolgt eine Aufnahme der Genotypen der ausgewählten potenziell reproduzierenden Einzelbäume an bestimmten Genorten mit Hilfe von Genmarkern. Innerhalb der Naturverjüngung wird in Abhängigkeit von der Altersstruktur eine Stichprobe genetisch inventarisiert.
In einem Teil der Bestände wird auch die Samengeneration unterschiedlicher Samenjahre bei einer Stichprobennahme untersucht.
Die Auswahl der verwendeten Marker wird baumartenspezifisch festgelegt. Für die Isoenzym-Genmarker kann dies durch die ad-hoc-Expertengruppe "Biochemisch-genetische Analysen" erfolgen. Für die Verwendung von DNA-Markern werden zu einem späteren Zeitpunkt Festlegungen getroffen. Auch bei DNA-Markern ist die Verwendung identischer Markersysteme zwingend erforderlich.
Arbeitsanleitungen zur Erhebung der Daten für die Verifikatoren gemäß Tabelle 1.2 "Stichwörter zu den Verifikatoren der Indikatoren genetischer Prozesse" im Anhang 1 sind noch zu formulieren.
| Indikator | Verifikator | Kurz- bezeichnung | Parameter |
|---|---|---|---|
Level genetischer Variation | Genetische Diversität, Prozent polymorpher Loci | A1 | Isoenzyme und/oder DNA-Marker für eine definierte Anzahl von Genorten für jeden Baum |
| Effektive Anzahl an Allelen | A2 | siehe A1 | |
| Genetische Variation adaptiv bedeutsamer Merkmale | A3 | phänologische Parameter (Austriebsbeginn und Austriebsabschluss) Frostresistenz (Variation im Phenolstoffwechsel) Befallsintensität gegenüber biotischen Schaderregern Kronenform | |
| Fixierungsindices | A4 | siehe A1 | |
| Anzahl potenzieller Elternbäume | A5 | Baumhöhe in Abhängigkeit von Bestandesstruktur Baumabstände (Koordinaten) Blühintensität Bestandesalter strukturelle Isolation | |
gerichtete Änderungen der Gen- und Genotyp frequenzenz | Unterschiede der Genotypfrequenzen verschiedener Kohorten | B1 | siehe A1 Baumalter |
| Unterschiede in Phänotypfrequenzen verschiedener Kohorten | B2 | Wuchsformen siehe A3 | |
| Unterschiede in der Altersklassen-Verteilung | B3 | siehe A1, Häufigkeiten nach Altersklassenverteilung | |
Paarungssystem | Selbstbefruchtungsrate | C1 | siehe A1 |
| Sexualsystem | C2 | Männliche und weibliche Blühintensität Pollenausschüttung / Pollenfallen Inkompatibilität | |
| Abundanz der Bestäuber | C3 | Daten zu Insektenhäufigkeiten | |
| Pool der potenziellen Eltern | C4 | siehe A5 | |
| Hohlkornanteil und Keimprozent | C5 | Keimprozent Hohlkornanteil Tausendkommasse | |
Migration | Ausmaß der genetischen Differenzierung zwischen Populationen | D1 | siehe A1, auch bei Naturverjüngung (Eintrag und Austrag) |
| Pollenverbreitung | D2 | Modelle bei Kenntnis der Hauptwindrichtung nicht im genetischen Monitoring aufnehmbar genetische Marker von Pollen- und Sameneltern | |
| Samenverbreitung | D3 | genetische Marker von Pollen- und Sameneltern | |
| Isolierung durch Barrieren | D4 | siehe Bestandsbeschreibung | |
| räumliche Aggregation unterschiedlicher Paarungstypen | D5 | siehe A1; Baumkoordinaten (siehe Bestandesbeschreibung) |
| Nr. | Parameter | Priorität | Kosten/Jahr |
|---|---|---|---|
| 1 | Isoenzyme für definierte Anzahl von Genorten für jeden Baum | 1 | 2 |
| 2 | phänologische Parameter (Austriebsbeginn und Austriebsdauer) | 1 | 1 |
| 3 | Vitalität (WSE) | 1 | 1 |
| 4 | Befallsintensität gegenüber biotischen Schaderregern | 2 | 3 |
| 5 | Kronenform (in Abhängigkeit von der Baumart) | 2 | 1 |
| 6 | Baumhöhe in Abhängigkeit von Bestandesstruktur* | 2 | 2 |
| 7 | soziologische Stellung des Einzelbaumes | 1 | 1 |
| 8 | Baumbestände (Koordinaten) | 1 | 3 |
| 9 | Blühintensität | 1 | 2 |
| 10 | Bestandsalter/Baumalter | 1 | 0 |
| 11 | strukturelle Isolation des Einzelbaumes | 1 | 1 |
| 12 | Wuchsformen | 1 | 1 |
| 13 | Männliche und weibliche Blühintensität | 2 | 3 |
| 14 | Pollenausschützung/Pollenfallen | 3 | 3 |
| 15 | Inkompatibilität | 3 | 3 |
| 16 | Daten zu Insektenhäufigkeit (abhängig von der Baumart) | 2 | ? |
| 17 | Keimprozent | 1 | 2 |
| 18 | Hohlkornanteil | 1 | 2 |
| 19 | Tausendkornmasse | 1 | 2 |
| 20 | Isoenzyme bei Naturverjüngung (Eintrag und Austrag) | 1 | 2-3 |
| 21 | Molekulare Marker | 1 | 3 |
2.4 Datenmanagement
Für die Dokumentation, Verwaltung und Pflege der Daten ist ein einheitliches Datensystem zwingend erforderlich (z.B. GENDIS).
2.5 Auswertung und Modellierung
Die Datenanalyse und -auswertung erfolgt mit bewährten Auswerteroutineprogrammen wie z.B. GSED, PopGene und MacGen. Für die Modellierung steht das populationsgenetische Computersimulationsprogramm ECO-GENE zur Verfügung. Die Einbindung von bestehenden waldwachstumskundlichen Modellen und praxisnahen Bewirtschaftungs-konzepten bei der populationsgenetischen Modellierung ist anzustreben.
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