Die Schwarzkiefer wächst als aufrechter, meist geradschäftiger Baum, der Wuchshöhen von 20 bis 50 Metern und Brusthöhendurchmesser von bis zu 1,85 Metern erreichen kann.
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Diese Unterschiede traten bereits im Sämlingsalter auf, liessen sich jedoch nicht eindeutig aus dem Klima des Herkunftsorts ableiten. Trockenheitstoleranz beeinträchtigte das Wachstum nicht. Die Ergebnisse liefern wichtige Grundlagen für die Auswahl und Züchtung geeigneter Herkünfte im Klimawandel.
Die Schwarzkiefer (Pinus nigra) kommt in weiten Teilen Europas und des Mittelmeerraums vor und gilt grundsätzlich als vergleichsweise trockenheitstolerant. Innerhalb der Baumart bestehen jedoch grosse genetische Unterschiede. Welche Herkünfte Trockenheit besonders gut verkraften und welche biologischen Mechanismen dahinterstehen, war bislang nur teilweise geklärt.
Unterschiede schon im Sämlingsalter sichtbar
Für die Studie untersuchte das Forschungsteam Sämlinge aus neun Herkünften, die unterschiedliche Klima- und Herkunftsräume von Österreich bis in den Mittelmeerraum abdecken. Alle Pflanzen wuchsen unter kontrollierten Bedingungen und wurden derselben, schrittweise zunehmenden Bodentrockenheit ausgesetzt. Eine automatisierte Forschungsanlage erfasste wiederholt und zerstörungsfrei das Wachstum der Sämlinge. Zusätzlich massen die Forschenden die Leistungsfähigkeit des Photosystems II, eines zentralen Bestandteils der Photosynthese. Dessen Abnahme unter starkem Wassermangel diente als Mass für Schäden am photosynthetischen Apparat.
Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede zwischen den Herkünften. Manche Sämlinge hielten ihre photosynthetische Leistungsfähigkeit unter Trockenstress besser aufrecht als andere. Da alle Pflanzen denselben Versuchsbedingungen ausgesetzt waren, sprechen die Unterschiede für eine genetisch bedingte Variation innerhalb der Schwarzkiefer.
Die Schwarzkiefer gilt als vergleichsweise trockenheitstolerant. «Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass Herkunft einen deutlichen Unterschied machen kann. Ein trockener Herkunftsort bedeutet nicht automatisch, dass die Sämlinge Trockenheit besser verkraften», so die Forschenden.
Das Herkunftsklima allein reicht als Auswahlkriterium nicht aus
Entgegen einer naheliegenden Annahme war die gemessene Trockenheitsreaktion nicht eindeutig mit den Klimabedingungen am Herkunftsort verknüpft. Herkünfte aus trockeneren Regionen waren im Versuch also nicht automatisch widerstandsfähiger. Mögliche Gründe sind die räumlich stark zersplitterte natürliche Verbreitung der Schwarzkiefer sowie frühere Verbringungen und Anpflanzungen ausserhalb ihres ursprünglichen Verbreitungsgebiets.
Auch ein häufig vermuteter Zielkonflikt bestätigte sich nicht: Herkünfte mit stärkerem Wachstum waren nicht grundsätzlich empfindlicher gegenüber Trockenheit. Damit könnte es möglich sein, bei der Züchtung gleichzeitig auf Wachstum und Trockenheitstoleranz zu achten. Die Studie zeigt zugleich, dass die Reaktion einzelner Herkünfte experimentell geprüft werden sollte, anstatt sie allein aus Klimadaten abzuleiten.
Bedeutung für Forstpraxis und Züchtung
Die Ergebnisse unterstreichen gemäss den Forschenden, dass die genetische Vielfalt innerhalb einer Baumart für die Anpassung an den Klimawandel entscheidend sein kann. Für Herkunftswahl, Züchtung und die gezielte Nutzung von Herkünften aus künftig besser geeigneten Klimaräumen bedeutet das: Das Klima des Ursprungsgebiets liefert wichtige Informationen, sollte aber nicht das einzige Auswahlkriterium sein. Kontrollierte Trockenheitsversuche können helfen, geeignetes Vermehrungsgut gezielter zu identifizieren.
Die Untersuchung bezieht sich auf Sämlinge und bewertet Trockenheitstoleranz vor allem anhand der Reaktion des Photosystems II. Weitere Studien an älteren Bäumen, unter Freilandbedingungen und mit zusätzlichen Merkmalen wie Wassertransport und Embolieresistenz sind nötig, bevor die Ergebnisse unmittelbar in großflächige forstliche Empfehlungen übertragen werden können.
