Klimafolgenforschung in Niedersachsen

Es sollen die Auswirkungen der globalen Klimaveränderung auf den Wald in der Lüneburger Heide beobachtet werden, um Aussagen für eine Früherkennung eines gefährdeten Waldes treffen zu können. Dazu werden physiologische Auswirkungen von Trockenstress, Pilzbefall usw. am Beispiel von Buchen (Fagus sylvatica) anhand der sich ändernden Volatilenmuster untersucht. Spezialisierte Schadinsekten wie z.B. der Borkenkäfer, Bohrkäfer, Prachtkäfer, Bockkäfer usw. können diese Volatilenmuster erkennen und daraus ableiten, ob sich ein Baum erfolgreich gegen einen Befall wehren kann oder nicht. Die Schadinsekten suchen sich gezielt die geschwächten Bäume heraus und befallen diese. Dabei kann es bei einem vermindertem Aufwand der Wirtsbaumfindung und einem erhöhten Bruterfolg leichter zu Massenvermehrungen der Schadinsekten kommen, welche später auch in überhöhter Anzahl gesunde Bäume befallen könnten.
Auf drei Versuchsflächen mit einem Wassergradienten wird gezielt der Trockenstress und dessen Wirkung auf das Auftreten von veränderten Volatilenmustern und Insektenvorkommen untersucht. Dazu werden Proben mittels GC-MS auf auftretende Duftstoffe untersucht und Insekten in Fallen gefangen und bestimmt. Diese Kennzahlen sollen für eine Stressfrühwarnung benutzt werden und gleichzeitig als Grundlage für ein entsprechendes Handeln zum Schutz des Waldbestandes dienen.


Abb. 1: Prallfalle zum Monitoring von Insekten

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Common Garden Experiment

Der globale Klimawandel hat auch auf die einheimische Flora Einfluss. Durch heißere und trockenere Perioden im Sommer müssen sich Pflanzen an diese neue Bedingungen anpassen. Erleiden z.B. die Pflanzen Wassermangel, der mit Trockenstress gleichzusetzen ist, so sind diese anfälliger für einen Befall durch Schadinsekten. Doch woher wissen die Insekten, welche Pflanze an Trockenheit leidet und sich somit nicht mehr so gut gegen einen Befall wehren kann?
Um diese Frage zu klären, nimmt die Abteilung Forstzoologie und Waldschutz am so genannten "Common Garden Experiment" teil. Hierbei werden Duftstoffe von 2 jährigen Buchensprösslingen untersucht und qualifiziert. Ändert sich das Duftstoffbouquet, wenn eine Pflanze gestresst ist? Und wenn ja, welche Duftstoffe sind relevant für die Schadinsekten zur Wirtsfindung? Diese Fragen sollen im Zusammenhang mit dem KLIFF-Projekt geklärt werden.

Teilergebnisse:

Messungen von Stammvolatilen der Buche (Fagus sylvatica) im Jahre 2011
Die ersten Auswertungen der Stammvolatile der Buche (Fagus sylvatica) von den Standorten Unterlüß (U), Calvörde (C) und Göhrde (G) aus den Monaten Juli, August, September und November zeigen in den Gaschromatogrammen unterschiedliche Anzahlen von organischen Volatilen (volatile organic compound, VOC). Die stärkste Schwankung in einem Monat konnte bisher im Monat September gemessen werden. Hier reicht die Spanne von 10 (Unterlüß Sand, US) bis 83 (Göhrde Lehm, GL) VOC pro Baum. Die statistische Auswertung der Daten hinsichtlich Korrelationen bezüglich der Monate, des Wetters oder Insektenvorkommen sind in Bearbeitung.

Um festzustellen, welche der abgegebenen Stammvolatilen der Buche eine Relevanz bei der Wirtspflanzenfindung haben könnten, werden Elektroantennogramme (EAG) von verschiedenen buchenwaldtypischen Insekten erstellt. Dazu wird eine Mischung von Buchenstammvolatilen durch einen GC in die Einzelkomponenten getrennt und dann zur Antenne des Insekts geleitet. Ist die Antenne fähig die Duftkomponente wahrzunehmen, so ist ein Ausschlag im EAG zu erkennen (Abb. 2 rote Spur). Bei den bis jetzt durchgeführten Messungen des Nagelflecks (Aglia tau) konnten bei 5 Komponenten immer wieder solche Antennenreaktionen gefunden werden. Dies ist ein Indiz dafür, dass diese Duftstoffe eine Relevanz bei der Wirtspflanzenfindung haben könnten. Sollte sich dies bestätigen, so kann man die GC-Messungen aus dem Jahr 2011 gezielt auf diese 5 Duftstoffe hin quantitativ untersuchen, um festzustellen, ob es hier Schwankungen in der Abgaberate der Bäume gab und diese mit dem Auftreten des Nagelflecks korrelieren.


Abb. 2: GC-MS/EAD-Messung des Nagelflecks mit Stammvolatilen der Buche