Teilprojekt: Physiologie und genetische Charakterisierung von Araukarienbeständen / Physiology and genetics of Araucaria tress from different site

In der Phase 1 wurden vor dem Hintergrund einer zu verbessernden Kenntnis der Standortansprüche von Keimlingen und Jungpflanzen von Araucaria angustifolia eine Reihe physiologischer Parameter erfaßt. Diese zeigen eindeutig, dass die Araukarie sich sehr gut an hohe Lichtintensitäten adaptieren kann, die Nährstoffversorgung in den verarmten Böden allerdings einen limitierenden Faktor für die Entwicklung der Jungpflanzen darstellt. Da Araukarien, wie 90% aller Landpflanzen, an ihren Wurzeln Symbiosen mit Boden-lebenden Pilzen eingehen (Mykorrhiza), wodurch die Erschließung und Aufnahme von Nährstoffen erheblich verbessert werden kann, galt der Charakterisierung solcher bislang bei Araukarien noch nie untersuchter Mykorrhizen besonderes Augenmerk. Wir konnten zeigen, dass die verschiedenen Standorte in ihren Pilzgesellschaften deutlich variieren und daher unterschiedliches Entwicklungspotential für Jungpflanzen bieten. Dies läßt sich durch die Einbringung definierten pilzlichen Sporenmaterials beeinflussen, ein wesentlicher Aspekt für die geplanten Experimente zur Wiederbewaldung. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass sich Araukarien verschiedener brasilianischer Standorte genetisch voneinander unterscheiden lassen, was die Möglichkeit einer gezielten Auswahl von Saatgut eröffnet. Diese Ergebnisse sind größtenteils bereits publiziert, sie bilden die Grundlage für eine Weiterführung des Teilprojekts unter angewandtem Aspekt. Außerdem sollen die Arbeiten für den Naturführer über Flechten weitergeführt werden.

In der Phase 2 werden wir ökophysiologische Untersuchungen zu einem umfangreichen Wiederaufforstungsprojekt in Paraná beisteuern. Geplant ist, seitens einer Holzfirma (Araupel), etwa 300 Hektar mit Araukarien, unter Verwendung von lokal gewonnenem Saatgut, aufzuforsten. Die Beratung erfolgt durch Spezialisten der UFSM. Bei einem Pflanzabstand von 3 x 2 m sollen auf Parzellen von etwa 600 m2 die Nährstoffverhältnisse graduell und systematisch variiert werden. Wichtigste Parameter sind dabei die Gehalte an N, P und K, die jeweils in 5 Stufen individuell bzw. in Mischungen verändert werden. Für N sind z. B. vorgesehen: 1 ppm (natürlicher Gehalt), 50, 100, 150, 200, 250 ppm. Die Waldökologen der UFSM werden sämtliche Zuwachsparameter sowie die Elementgehalte in den verschiedenen Pflanzenorganen bestimmen. Wir werden die Photosyntheseleistung (Gaswechsel, Chlorophyllfluoreszenz), das Sporenpotential im Boden, die Entwicklung des Wurzelsystems ausgehend vom Stamm, den Mykorrhizierungsgrad und die Art der Mykorrhizierung quantitativ (Mikroskopie) und qualitativ (molekulargenetisch) erfassen. Da die Erhebung dieser Daten aufgrund des großen Probenumfangs (zahlreiche unterschiedliche Nährstoffangebote) sehr aufwendig ist, sollen Mitarbeiter aus Santa Maria intensiv an unseren Messungen beteiligt und so in die verschiedenen Techniken eingearbeitet werden. Ein wesentlicher Aspekt unserer bisherigen Arbeiten war die genetische Charakterisierung von Araucaria angustifolia, wobei sich Anzeichen für eine physiologische Diversität unterschiedlicher Herkünfte zwischen Rio Grande do Sul und Minas Gerais ergaben. Wir konnten mittlerweile bestätigen, dass diese zunächst an Samenmaterial erhobenen Befunde auch an DNA aus Nadelproben nachzuweisen sind. Damit sind wir nun in der Lage, die Diversität von Baumpopulationen einzelner Standorte zu erfassen. Es sollen künftig auf unseren Versuchsflächen in Pró-Mata dort teilweise bereits angepflanzte Araukarien-Individuen unterschiedlicher Herkünfte hinsichtlich ihrer Wuchseigenschaften verglichen werden, die eventuell auf mangelnder Adaptation beruhen. Parallel dazu wollen wir Gene identifizieren, die hierfür verantwortlich sein könnten. Für ein bestimmtes Genfragment ließ sich bereits ein deutlicher Nord-Süd-Gradient im Auftreten zeigen, was sich offensichtlich auch in der Proteinausstattung (Isozymmuster) manifestiert. Durch diese genetische Charakterisierung physiologischer Ökotypen der Araukarie wollen wir Standort-optimiertes Saatgut für die geplanten Wiederbewaldungsmaßnahmen identifizieren. Im Übrigen sollen unsere ökophysiologischen Untersuchungen im Waldschutzgebiet Pró-Mata fortgeführt und erweitert werden. Ein Schwerpunkt soll auf der Charakterisierung der photosynthetischen Leistung von Keimlingen, Jungpflanzen und adulten Araukarien liegen. Um dies auf eine breitere Basis zu stellen, soll das Reflexionsverhalten von Waldparzellen mit dominierenden Araukarien-Schirmkronen und von Araukarien-Mischbeständen im Zuge der im Teilprojekt 4 spezifizierten erneuten Befliegung gemessen werden. Mit Hilfe des sog. "remote sensing" soll die von der Vegetation reflektierte Strahlung in den Bereichen von etwa 600 - 700 und 800 - 1000 nm registriert werden. Daraus lassen sich Parameter wie der Blattflächen-Index (LAI), aber auch Daten zur photosynthetischen Leistungsfähigkeit ableiten. Durch Scanning auf weiteren definierten Wellenlängen kann außerdem auf den Gehalt bestimmter Photosynthese-Pigmente (Carotinoide) rückgeschlossen werden, was Aussagen über den Vitalitätszustand von Pflanzen erlaubt. Zur Verifizierung dieser, über Fernerkundung in Zusammenarbeit mit dem DLR-DFD zu erhebender Daten, sollen am Boden stichprobenartig direkte Messungen (Chlorophyllfluoreszenz, Gaswechsel, Pigmentgehalte) an Blättern erfolgen.

Deutsche Partner: DLR-DFD Wessling, Dipl. Ing. M. Keil (Fernerkundung).
Brasilianische Partner: ESALQ, USP Piracicaba, Prof. Dr. E. Cardoso (Mykorrhizierung, Nährstoffaufnahme). UEME, Maringá, Paraná, Prof. Dr. S. Gomez da Costa (Mykorrhiza). IAPAR, Londrina, Paraná, Dr. A. Colozzi Filho (Mykorrhiza). PUCRS, Botanik, Prof. Dr. N. Matzenbacher (Photosynthese). UFRGS, Botanik, Prof. Dr. M. Fleig (Photosynthese). Holzfirma Araupel, Paraná. INPE, São José dos Campos, Dr. H. Kux (Fernerkundung).

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