Forschung

Der Verlust von Biodiversität hat auf allen Ebenen – taxonomische Vielfalt, genetische Vielfalt – einen negativen Einfluss, der sich ganzheitlich auf die Funktionalität von Ökosystemen auswirkt. Um diesem Trend entgegenzuwirken, setzen Botanische Gärten erfolgreich In situ-Schutzmaßnahmen und Ex situ-Erhaltungsmaßnahmen um. Im vorliegenden Projekt implementieren die Botanischen Gärten der Universität Innsbruck, des Landesmuseums für Kärnten, der Paris Lodron Universität Salzburg, der Universität für Bodenkultur Wien und der Universität Wien Maßnahmen zum Schutz gefährdeter Pflanzenarten. Nach Auswahl der Zielarten anhand depulsas Kriteriums der Gefährdung (RL-Kategorie: Vom Aussterben bedroht CR, stark gefährdet EN, Gefährdet VU und der Vorwarnstufe NT) und der Auswahl von Zielflächen zur Wiederansiedelung werden Aufsammlungen des Saatgutes der Zielarten nach ENSCONET-Richtlinien durchgeführt. Die Wiederansiedlung erfolgt nach ein bis zwei Jahren über Aussaat oder Auspflanzung von Jungpflanzen. Über den Projektzeitraum hinaus wird das Monitoring der Flächen begleitend fortgeführt, um die langfristige Etablierung zu dokumentieren. Das Projektteam beantragt zusätzlich Gelder für das Stammpersonal der Botanischen Gärten für gärtnerische Verbrauchsmittel, externe Unterstützungskräfte für das Aufsammeln von Saatgut und die Auspflanzungen sowie Reisekosten für das Sammeln von Saatgut, Flächenvorbereitungen und Auspflanzungen. Für den Erfahrungsaustausch und zur Stärkung von Synergien trifft sich das Projektteam zu Beginn des Projektes im Botanischen Garten Innsbruck und zum Projektende im Botanischen Garten der Universität Wien. Die gewonnenen Informationen zu Kulturansprüchen und Wiederansiedelungserfolgen werden in die öffentlich zugängliche Datenbank der AG Erhaltungskulturen des Verbandes Botanischer Gärten eingetragen. Der Wissenstransfer wird zentral koordiniert und über die etablierten Kanäle des Projektteams (Führungen, Ausstellungen, soziale Medien) Teil der Öffentlichkeitsarbeit sein. Das Projektteam verfügt über einen umfassenden Erfahrungsschatz, auf den es für die erfolgreiche Umsetzung des Projektes zurückgreifen kann.

Die zufällige Schwankung von Allelfrequenzen (genetische Drift) kann in kleinen und fragmentierten Populationen erhebliche Auswirkungen auf die Evolution haben und zu einem Aussterbestrudel führen, einer Rückkopplung zwischen verringerter Populationsgröße, Verlust der genetischen Vielfalt und Inzucht. Da Trockenwiesen und -weiden in Österreich zu den artenreichsten, aber auch durch Nutzungsänderungen am stärksten gefährdeten Lebensräumen zählen, haben wir 14 seltene „Steppenpflanzen“ mit Vorkommen im pannonischen und teilweise auch im alpinen Raum für die Erhebung des Zustands der genetischen Vielfalt ausgewählt: Tátorján-Meerkohl; Späte Federnelke; Österreichischer Drachenkopf; Boden-Tragant; Waldsteppen-Wermut; Sand-Iris; Knollen-Brandkraut; Frühlings-Adonisröschen; Gelber Lein; Steppenrasen-Segge; Steppen-Spitzkiel; Pfriemengras; Sand-Esparsette; und Große, Gewöhnliche und Innsbrucker Küchenschelle (Artengruppe). Zur molekulargenetischen Charakterisierung der Populationen und für einen entsprechenden (langfristigen) Vergleich der genetischen Vielfalt (Heterozygotie, Genfluss, Inzucht) sollen die Vorkommen mittels RADseq genotypisiert werden. Wir erwarten, dass die Daten wertvolle Informationen zur Beurteilung des Erhaltungszustandes der Arten selbst, aber auch der Lebensräume, in denen sie vorkommen, liefern werden. Die Daten können als Grundlage für naturschutzfachliche Entscheidungen wertvoll sein. Sie können zum Beispiel dazu dienen, zu beurteilen, welche Schutzgebiete sich durch hohe oder geringe genetische Vielfalt auszeichnen, welche Verbindungen zwischen Schutzgebieten bestehen oder welchen Beitrag Artenschutzprojekte für den Erhalt der genetischen Vielfalt leisten. Das Projekt unterstützt die Bemühungen Österreichs als Vertragspartei des Übereinkommens über die Biologische Vielfalt, ein nationales System zur Überwachung des Zustands und der Entwicklung der biologischen Vielfalt und ihrer Komponenten zu etablieren, indem Daten für den Indikator S.3.1 (Status der genetischen Vielfalt wildlebender Arten) österreichweit und nach einem standardisierten Design erhoben werden.

Die Forschung im Bereich der Pflanzenphysiologie und Pflanzenanatomie von Gehölzen konzentriert sich hauptsächlich auf das Holz von Stämmen, primäre Wurzeln und Blätter, während der Rinde im Vergleich dazu bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Kleine Poren in der äußeren Rinde, die so genannten Lentizellen, ermöglichen einen kontinuierlichen Gasaustausch zwischen der Atmosphäre und den darunterliegenden lebenden Gewebe der Rinde und des Holzes. Ein bisher kaum beachteter Aspekt der Rinde ist die multifunktionale Rolle, die sie im Kohlenstoffhaushalt der gesamten Pflanze spielt. Direkt unter der toten Außenrinde befindet sich eine den Stamm umschließende grüne Hülle aus lebenden Zellen, die reichlich Chloroplasten enthalten. Die Hauptfunktion dieser grünen Hülle ist vermutlich die Refixierung des bei der Atmung produzierten Kohlenstoffdioxids (CO2), sie könnte aber auch andere überlebenswichtige Funktionen, wie Sauerstoffversorgung, Aufrechterhaltung des Wassertransportes, Abwehr von Krankheitserregern und Heilung bei mechanischen Verletzungen, für den Baum erfüllen. Mit zunehmendem Alter der Stämme reduziert sich im Zuge der Borkenbildung die Lichtdurchlässigkeit der Außenrinde, sodass die innere Rinde nicht mehr zur Photosynthese fähig ist. Dies stellt einen Kompromiss zwischen der schützenden Funktion der Außenrinde und der physiologischen Funktion der darunter liegenden lebenden Gewebe dar. Zielsetzungen: Das Hauptziel ist die Untersuchung der Multifunktionalität des lebenden, grünen Bereichs der Rinde in Bezug auf: Kohlenstoffhaushalt, Pflanzenhydraulik, Gasaustausch, Lichtdurchlässigkeit sowie biomechanische Funktionen. Das Projekt zielt darauf ab, eine neue Forschungsdisziplin namens "Phytodermatologie" zu etablieren, die funktionelle, strukturelle und physiologische Ansätze in die Betrachtung der Rinde einbezieht, um Lücken in unserem derzeitigen Wissen zu schließen. Herangehensweise: An zehn verschiedenen Baumarten, die sich in Rindenstruktur, Lentizellentyp sowie Rinden- und Holzanatomie unterscheiden, werden histologische und physiologische Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel, den Nettokohlenstoffgewinn der gesamten Pflanze, die Verteilung der grünen Rindenschicht innerhalb und zwischen den Arten, sowie die photosynthetische Kapazität der Rinde zu bestimmen. Originalität und Innovation: Die Rolle der grünen Rindenschicht für den Kohlenstoffhaushalt, die Sauerstoffversorgung und die Hydraulik von Gehölzen ist noch weitestgehend unerforscht. Die Kombination von klassischen Methoden der Anatomie mit modernsten Technologien wie microCT zur Messung von Strukturveränderungen der Lentizellen, Chlorophyll-Fluoreszenztechniken zur Messung der Lichtdurchlässigkeit, 13C-Markierung, und Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS) zur Verfolgung der verschiedenen CO2-Flüsse im Stamm sollte es uns ermöglichen, neue Erkenntnisse über Struktur und Funktion der Rinde zu gewinnen.