In Zusammenarbeit mit der Landesforst Mecklenburg-Vorpommern sollen Auswirkungen des globalen Wandels, insbesondere Effekte der Klimaveränderung und erhöhte Stickstoffdepositionen, auf das Wachstum und die Vitalität der Wälder in Mecklenburg-Vorpommern erforscht werden. Als Datengrundlage stehen seit 1986 gesammelte Daten (u.a. Boden-, Ernährungs- und Kronenzustand) für 59 Bodendauerbeobachtungsflächen, vorwiegend bestockt mit Waldkiefer (Pinus sylvestris L.) und Rotbuche (Fagus sylvatica L.), zur Verfügung, welche im Rahmen des Projektes um Wachstumsdaten ergänzt werden sollen. Hierzu sollen Bohrkerne entnommen, und unterschiedliche Jahrringparameter (Jahrringbreite und holzanatomische Parametern) gemessen werden. Eine multifaktorielle Analyse des Gesamtdatensatzes erlaubt es, vielfältige Fragen zu beantworten, z.B. wie Bäume auf zeitgleiche Umweltveränderungen wie Versauerung, erhöhte Stickstoffeinträge und Klimaerwärmung reagieren.
Seit dem Erstnachweis in Deutschland im Jahr 2002 hat sich das durch den Pilz Eschenstengel-Becherchen (Hymenoscyphus fraxineus, Nebenfruchtform: Chalara fraxinea) verursachte Eschentriebsterben in ganz Deutschland sowie in weiten Teilen Europas flächendeckend ausgebreitet. Das Vorkommen der Gemeinen Esche im deutschen Wald geht kontinuierlich drastisch zurück. Neben dramatischen finanziellen Einbußen für Forstbetriebe aufgrund von Qualitäts-verschlechterungen des Holzes, Mortalität der Bäume und erhöhtem Aufwand für Kontrollen und Maßnahmen im Rahmen der Verkehrssicherungspflicht ist die forstliche Zukunft der Gemeinen Esche ungewiss, v.a. da Neuanpflanzungen nicht empfohlen werden. Der Verlust der Esche aus der ohnehin beschränkten Palette einheimischer Waldbaumarten würde die künftige Risikostreuung in der Waldbewirtschaftung zusätzlich einschränken und wäre bei unvermindert grassierendem Verlauf zudem mit einem weitgehenden Verlust der auf die Esche spezialisierten Arten- und Lebensgemeinschaften verbunden. Seit dem Auftreten des Eschentriebsterbens in Deutschland wird intensiv dazu geforscht. Dies erfolgt durch verschiedene Forschungseinrichtungen, z. T. verknüpft mit einem Erfahrungsaustausch auf europäischer Ebene. Als hinderlich stellt sich die Tatsache dar, dass die Forschungsanstrengungen in den einzelnen Bundesländern zwar auf der Verwendung ähnlicher Methoden, aber unterschiedlicher Skalen beruhen. Das erschwert die Vergleichbarkeit der Ergebnisse sowie die Ableitung einheitlicher und gebündelter Handlungsempfehlungen. Die Notwendigkeit einer koordinierten Vorgangsweise zum Umgang mit dem Eschentriebsterben wurde einstimmig von Fachleuten in einem multidisziplinären, auf Anregung der der BLAG-FGR durchgeführten, Workshop aufgezeigt (Fussi et al. 2017). Dieser lieferte wertvolle Anregungen für die Entwicklung einer nationalen Strategie, wie sich Forstpraxis, Politik und Forschung gemeinsam und effektiv für die Esche einsetzen können. (Text gekürzt)
Im Fokus des Arbeitspakets des Fachgebietes Urbane Ökophysiologie der Pflanzen stehen die Analysen von phenolischen Verbindungen in den Blättern sowie im Holz von Eschenklonen mit erhöhter Resistenz gegenüber dem Eschentriebsterben und solchen, die stark von H. fraxineus befallen werden. Mit Hilfe der HPLC-Analytik sollen dann die Inhaltsstoffprofile der Pflanze mit der Infektionsanfälligkeit des Eschenklons korreliert werden. Mit Hilfe dieser Korrelationsanalyse sowie der Erstellung von Differenzchromatogrammen werden Aussagen darüber getroffen, ob das Auftreten des Eschentriebsterbens mit dem Vorhandensein bzw. der Menge bestimmter sekundärer phenolischer Inhaltsstoffe bzw. Inhaltstoffgruppen in Verbindung steht. Diese Substanzen werden identifiziert und charakterisiert. Des Weiteren soll untersucht werden, ob sekundäre Inhaltsstoffe nach dem Befall des Baumes mit H. fraxineus akkumulieren und somit eine Stressantwort des Baumes mit einhergehender Schutzfunktion eingeleitet wird. Auch soll geprüft werden, ob sich die Ergebnisse der Korrelationsuntersuchungen zwischen Phenolen und Pilzbefallsgrad durch die Verwendung anderer physiologischer Biomarkersets (Kohlenhydrate, Aminosäuren, Makroelemente etc. - untersucht durch LFE) ergänzen lassen. Die Ergebnisse zu den unterschiedlichen Phenolprofilen in verschiedenen Eschenklonen sollen mit genetischen Resistenzmakern korreliert werden. Die Arbeiten zur Optimierung bestehender und der Entwicklung neuer Verfahren der vegetativen Vermehrung der Esche werden durch die AG Botanik und Arboretum durchgeführt. Meristeme der Esche werden zur Vermehrung in-vitro kultiviert. Zusätzlich wird ein Protokoll zur Induktion der somatischen Embryogenese als zuverlässige und alternative Massenvermehrungsmethode wertvoller Genotypen entwickelt. Auf Grundlage dieser Methoden erfolgt dann die Vermehrung resistenter Genotypen für weitere Untersuchungen im Projektverbund.
Die Ziele des Verbundvorhabens FraxGen orientieren sich an denen des Demonstrationsvorhabens zum Erhalt der Gemeinen Esche (Forschungsverbund FraxForFuture). Gesamtziel des Demonstrationsvorhabens ist ein abgestimmtes Vorgehen gegenüber dem Eschentriebsterben unter Einbeziehung aller relevanten Fachdisziplinen. Repräsentativ über das gesamte Bundesgebiet verteilte Monitoringflächen dienen als gemeinsame Arbeitsplattform für die beteiligten Institutionen unter Anwendung des gesamten Methodenkataloges mit standardisierten Verfahren. Im Teilprojekt 5 werden in enger Abstimmung mit dem Verbund FraxMon bis zu zwei Monitoringflächen in Sachsen ausgewählt, eingerichtet und regelmäßig aufgenommen. Auf diesen Flächen sowie in weiteren Gebieten Sachsens mit hohem Befallsdruck werden augenscheinlich vitale Eschen ausgewählt. Die selektierten Bäume werden vegetativ durch Pfropfung für die Sicherung in Klonsammlungen und durch In-vitro-Vermehrung von Meristemen für die Bereitstellung von Pflanzen für weiterführende Untersuchungen anderer Vorhaben vermehrt. In Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern werden die vom Teilprojekt 5 erfassten Eschen unter Anwendung des zur Verfügung stehenden Methodenkatalogs mit standardisierten Verfahren phänotypisch beschrieben. Dazu gehört die Beerntung von Plusbäumen für die Anlage von Nachkommenschaftsprüfungen, um die genetischen Ursachen einer möglichen Resistenz zu ermitteln. Die Untersuchungen zu molekular-genetischen Ursachen von Anfälligkeit und Resistenz werden ebenso durch die Bereitstellung von Probenmaterial unterstützt wie Untersuchungen mit Biomarkern und die weiterführende Analyse von Möglichkeiten der vegetativen Vermehrung durch Gewebekulturtechniken. In Abstimmung mit dem Vorhaben FraxSilva werden unterstützende Arbeiten zur Konsolidierung und Weiterentwicklung ETS-geschädigter Bestände sowie zur Überprüfung und Ergänzung waldbaulicher Empfehlungen durchgeführt.
Das beantragte Vorhaben leistet einen Beitrag zum Förderschwerpunkt 2.4a 'Forschung einschließlich Monitoring zur Unterstützung der in den Nummern 2.1 und 2.2 genannten Maßnahmen', indem die mittel- bis langfristigen (40-50 Jahre) Auswirkungen einer natürlichen Waldentwicklung auf einer empirischen Datengrundlage erstmalig repräsentativ abgeschätzt werden. Im Einzelnen werden die Auswirkungen auf 1. die Vielfalt der Waldstruktur, z. B. horizontale und vertikale Strukturvielfalt, Durchmesserdifferenzierung, Totholz, Altbäume, Lückenmuster (Modul 1) 2. den Kohlenstoffspeicher im Wald (Modul 2) und 3. die Artenvielfalt, z. B. Baumarten, Gefäßpflanzen, Moose, Arthropoden (Modul 3) in Abhängigkeit von Bestandesgeschichte (Nutzungen, Baumalter), Standort, Naturraum und Waldgesellschaft untersucht. Zudem leistet das Vorhaben einen Beitrag zum Förderschwerpunkt 2.4j 'Entwicklung eines einheitlichen Monitoringsystems in bewirtschafteten und dauerhaft unbewirtschafteten Wäldern zur Erforschung von Anpassungsprozessen und Reaktionen von Waldökosystemen auf den Klimawandel einschließlich genetischem Monitoring sowie der Entwicklung der entsprechenden Kohlenstoffbilanzen', indem Methoden 1. für das Monitoring der Reaktionen von Wäldern mit natürlicher Entwicklung (NWE) und vergleichbaren bewirtschafteten Waldökosystemen auf den Klimawandel und 2. zur Ableitung von Kohlenstoffbilanzen für NWE entwickelt sowie 3. ein genetisches Verfahren zur Untersuchung von Arthropoden erstmals in einem deutschlandweiten Einsatz in Wälder getestet wird. Die Module 1 und 2 werden von der NW-FVA bearbeitet, das Modul 3 ist bei der LWF (Freising) angesiedelt.
Das Projekt „Fernerkundungsbasiertes Monitoringsystem zur Erfassung des Eschentriebsterbens – Schwerpunkt Inventurdesign (FeMos-ETS)“ ist Teil des Unterverbundes FraxMon (Monitoring des Eschentriebsterbens in Deutschland), der sich in das Demonstrationsvorhaben FraxForFuture integriert. Ziele des Unterverbunds sind: 1. Etablierung eines hierarchisch aufgebauten Monitoringnetzes als (1) Grundlage für eine objektivierte Risikoanalyse zur räumlichen und zeitlichen Dynamik der Ausbreitung des Eschentriebsterbens (ETS) in Deutschland, (2) Forschungsplattform für alle Freilanduntersuchungen des Gesamtverbundes sowie (3) Quelle für die Selektion potenziell resistenter und toleranter Eschen 2. Entwicklung und Erprobung von Monitoringverfahren zur Vitalitätsdiagnostik auf verschiedenen Skalenebenen (Bestand/Luftbildauswertung –> Einzelbaum/biochemische Analyse von Holz und Blattproben) 3. Entwicklung und Anwendung von fernerkundungsbasierten Verfahren zur Erfassung des Eschentriebsterbens Die Abteilung Biometrie und Informatik bearbeitet innerhalb von FraxMon Aufgaben der Fernerkundung für Baden-Württemberg und koordiniert die Fernerkundungstätigkeiten der Verbundpartner. Im ersten Schritt werden zwischen den Projektpartnern Interpretationsschlüssel zur Identifizierung von Eschenbeständen und deren Vitalität auf der Basis von Luftbildern abgestimmt. Der zweite Aufgabenbereich umfasst die Modellierung von potentiellen Eschenvorkommen auf der Basis von Fernerkundungsdaten und standörtlichen Gegebenheiten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden Inventuren zur Erfassung der Eschenvitalität mittels Luftbildauswertung entwickelt und umgesetzt. Die Entwicklung des Eschentriebsterbens wird auf den im Rahmen des Demonstrationsprojekts FraxForFuture etablierten Intensivbeobachtungsflächen (IBF+) anhand von Auswertungen aktueller und historischer Luftbilder erfasst und dokumentiert. Von den Projektpartnern in Thüringen werden Hyperspektralaufnahmen einzelner IBF+-Flächen durchgeführt und deren Eignung für die Erfassung und das Monitoring des Eschentriebsterbens untersucht.
Das seit über 20 Jahren genutzte Modell WEHAM (Waldentwicklungs- und Holzaufkommensmodellierung) soll für die Modellierung eines datengetriebenen 'Business As Usual' Szenarios zur künftigen Waldentwicklung ertüchtigt werden. Damit soll die Erstellung eines realistischen Post-2020 EU Forest Reference Level Szenarios für die Treibhausgas-Berichterstattung vereinfacht und verbessert werden. Für das datengetriebene Waldbehandlungsmodell ist ein kNN-Ansatz vorgesehen (k-Nearest-Neighbors). Die Grundidee ist, dass sich zu jeder heutigen Situation an einem Plot der Bundeswaldinventur ähnliche Situationen aus früheren Erhebungen finden lassen, zu deren Entwicklung es Informationen aus mindestens einer Wiederholungsaufnahme gibt. Der Algorithmus lernt aus ganz konkreten, tatsächlichen Entwicklungen in der Vergangenheit ('Business as Usual') und kann dann auf die in der neuesten Inventur vorgefundene aktuelle Situation angewendet werden. Eine wissenschaftliche Kernaufgabe ist die Entwicklung eines mehrdimensionalen Parametersets für die Beschreibung der Ähnlichkeit des Waldzustandes zu einem Inventurzeitpunkt und die Analyse der damit korrelierten Waldentwicklung im Zeitraum bis zur Folgeinventur. Das können zum Beispiel die Ähnlichkeit des Alters, der Grundfläche, der Baumartenmischung, der Geländeneigung oder auch die Eigentumsart oder Nutzungseinschränkungen sein. Diese sind verbunden mit bestimmten Mustern der Waldentwicklung. Ergänzend wird ein weiterer Ansatz untersucht, bei dem geprüft wird, ob durch Variation der bislang verwendeten WEHAM-Steuerparameter das tatsächliche Nutzungsmuster annähernd reproduziert werden kann. Methodisch wird die Modifikation der Steuerparameter als Optimierungsproblem gelöst. Das neue datengetriebene Waldbehandlungsmodell wird in die vorhandene WEHAM-Software integriert und kann dann im Rahmen der bestehenden technischen Lösungen zur Auswertung der nationalen Waldinventur direkt genutzt werden.
Neben den prognostizierten Änderungen der klimatischen Verhältnisse im Klimawandel, ist auch von einer weiteren Zunahme von Extremwettereignissen auszugehen. Insbesondere Sturmwürfe haben neben ökonomischen Einbußen weitreichende negative ökologische Konsequenzen für das Waldökosystem und die Gesellschaft. Trotz walbaulicher Präventivmaßnahmen haben Großschadereignisse in den letzten Jahrzehnten bewusstgemacht, dass Stürme in Zukunft unabwendbar mit Schäden für den Wald verbunden sind. Kalamitätsbewusste Waldbaustrategien setzten daher inzwischen auf eine natürliche Wiederbewaldung (Selbstregulation) durch Pionierbaumarten. Die ökologisch wertvollen Pionierbaumarten vermögen aufgrund ihrer regelmäßigen Fruktifikation und hohen Ausbreitungsfähigkeit Schadflächen bereits im Jahr des Ereignisses natürlich wieder zu bewalden und die negativen Auswirkungen innerhalb kürzester Zeiträume abzumildern. Vor dem Hintergrund des Klimawandels ist jedoch davon auszugehen, dass der Temperaturanstieg und eine abnehmende Wasserversorgung in den entscheidenden Phasen des Verjüngungsgeschehens zu einer weiteren Verschlechterung des Verjüngungserfolgs bei Pionierbaumarten führen wird, wodurch eine sukzessionsgestützte Wiederbewaldung im Falle neuer Schadkatastrophen gefährdet und nicht mehr gänzlich eingriffsfrei realisierbar ist. Ziel des Projektes ist daher die Untersuchung mittel- bis langfristiger Veränderungen des Wiederbewaldungspotenzials durch Pionierbaumarten bezüglich ihrer Samenlebensdauer, Keimverhalten und Etablierung im Zuge sich ändernder ökologischer Rahmenbedingen im Klimawandel. Hierbei wird der Einfluss verschiedener Varianten der Bodendeckung, Strahlung (Beschattung) und Niederschlagsmenge getestet. Zudem soll die Wirkung von Bodenbearbeitungsmaßnahmen auf Schadflächen in Gebieten mit unterschiedlicher Niederschlagsverfügbarkeit erprobt werden, die dem eingeschränkten Keimerfolg zukünftig entgegenwirken sollen. Danach gilt es Handlungsempfehlungen auszugegeben.
Der Forschungsverbund FraxMon untersucht als Teil des Demonstrationsprojekts zum Erhalt der Gemeinen Esche (Forschungsverbund FraxForFuture) die räumliche und zeitliche Dynamik der Ausbreitung des Eschensterbens (ES) auf unterschiedlichen Beobachtungsebenen (Einzelbaum - Bestand - Region). Retrospektiv soll die Ausbreitung der Erkrankung anhand vorhandener Monitoringdaten untersucht werden (WZE, BWI). Um von punktuellen Daten zu Flächeninformationen zu gelangen, ist ein zweiter Forschungsschwerpunkt auf die Entwicklung und Anwendung von fernerkundungsbasierten Verfahren zur Erfassung des ES ausgerichtet. Über das gesamte Bundesgebiet werden ca. 20 Monitoringflächen mit unterschiedlicher Beobachtungsintensität eingerichtet, die die Basis für den gesamten Forschungsverbund bilden. Auf der Einzelbaumebene werden phänologische, physiologische, biochemische und holzanatomische Parameter untersucht, die die Grundlage für eine Frühindikation für die Befallsdisposition von Eschen bilden.
Seit dem Erstnachweis in Deutschland im Jahr 2002 hat sich das durch den Pilz Eschenstengel-Becherchen (Hymenoscyphus fraxineus) verursachte Eschentriebsterben in ganz Deutschland sowie in weiten Teilen Europas flächendeckend ausgebreitet. Das Vorkommen der Gemeinen Esche im deutschen Wald geht kontinuierlich drastisch zurück. Der Verlust der Esche würde die künftige Risikostreuung in der Waldbewirtschaftung zusätzlich einschränken. Seit dem Auftreten des Eschentriebsterbens in Deutschland wird von verschiedenen Forschungseinrichtungen intensiv dazu geforscht. Nun wurde die Notwendigkeit einer koordinierten Vorgangsweise zum Umgang mit dem Eschentriebsterben erkannt. Basis des gemeinsamen Vorgehens sind über das gesamte Bundesgebiet verteilte Monitoringflächen, auf denen augenscheinlich vitale Eschen ausgewählt werden. Die Auslese gesunder Plusbäume wird zusätzlich in weiteren Gebieten mit hohem Befallsdruck durchgeführt. Die selektierten Bäume werden vegetativ vermehrt und in Klonsammlungen gesichert. Alle in Deutschland erfassten Eschen werden unter Anwendung des zur Verfügung stehenden Methodenkatalogs mit standardisierten Verfahren phäno- und genotypisiert. Dafür werden die bereits für Esche entwickelten Multiplex-Sets genutzt. Die Genotypisierung dient zur späteren Identifizierung der Bäume während des Vermehrungsprozesses und im Klonarchiv. Durch molekular-genetische Untersuchungen werden Erkenntnisse über Diversität, Bestandes- bzw. Populationsstrukturen und über Bestäubungsverhältnisse der Esche gewonnen. Generative Nachkommenschaften ausgewählter Plusbäume sollen erzeugt und geprüft werden. Dabei wird eine möglichst große Anzahl von Sämlingen bereits in der Baumschule und später auch im Wald einem hohen Infektionsdruck ausgesetzt. Die Validierung von bereits bekannten Resistenzmarkern wird an Pflanzenmaterial aus bestehenden Versuchsflächen, die seit Längerem unter Beobachtung stehen durchgeführt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 50 |
| Europa | 1 |
| Land | 18 |
| Wissenschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 49 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 49 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 50 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 50 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 41 |
| Lebewesen und Lebensräume | 50 |
| Luft | 24 |
| Mensch und Umwelt | 50 |
| Wasser | 14 |
| Weitere | 50 |