Ex situ-Erhaltung gefährdeter Arten

Empfehlungen zur  ex situ-Erhaltung und Ansiedlung gefährdeter Wildpflanzen

 

Empfehlungen zur ex situ-Erhaltung gefährdeter Arten

 

Das Wichtigste in Kürze:

  • Im Idealfall werden 500 bis 5'000 Individuen ex situ erhalten
  • Die Kulturbedingungen einer ex situ-Kultur sind denen der natürlichen Population so ähnlich wie nur möglich
  • Die Zeitspanne zwischen der Inkulturnahme und einer eventuellen Ansiedlung soll auf ein Minimum reduziert werden.

Ziel:

  • der Verlust an genetischer Vielfalt soll verhindert werden genauso wie die Anpassung an Gartenbedingungen

 

Wird eine Akzession einer Pflanzenart (Pflanzenmaterial einer genau definierten und dokumentierten Wildherkunft) in einem Garten kultiviert oder in einer Samenbank eingelagert, so spricht man von ex situ-Erhaltung. Das zu erhaltende Material einer Population sollte so gut wie möglich die genetische Vielfalt der Population repräsentieren.

In der Regel ist das Ziel einer ex situ-Erhaltung das lokale, regionale oder globale Aussterben einer Art zu verhindern. Ist die Ansiedlung einer gefährdeten Art geplant, so ist es meist notwendig das gesammelte Pflanzenmaterial ex situ zu vermehren. Ebenso kann es sein, dass die Lagerung der Samen einer Art nicht oder nur schwer möglich ist, und so eine Erhaltung der Individuen in einer Lebendkultur notwendig ist. Sowohl bei der ex situ-Erhaltung als auch bei der ex situ-Vermehrung von Pflanzenmaterial  können verschiedene Risiken auftreten. Im Folgenden werden die Risiken und die Empfehlungen zur Risikovermeidung erläutert.

 

Genetische Drift und Inzucht: Risiken und Empfehlungen

Genetische Drift : Die Wahrscheinlichkeit, dass es durch genetische Drift zu starken Veränderungen der genetischen Konstitution einer Population kommt nimmt mit der Grösse der Population ab. Gerade in kleinen Populationen, wie wir sie oft in ex situ-Erhaltungen finden, kann es daher leicht vorkommen, dass genetische Variation verloren geht und zufällig Erbmerkmale (Allelle) fixiert werden, so dass sich die Individuen deutlich vom ursprünglichen Genpool (d.h. in der natürlichen Herkunftspopulation) unterscheiden. Diese geringere genetische Vielfalt kann die Fitness der Pflanzen und die Fähigkeit der Population sich an verändernde Umweltbedingungen anzupassen, mindern.

Inzucht und Inzuchtdepression : Ebenfalls ein Problem kleiner Populationen ist Inzucht, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich nah verwandte Pflanzen immer wieder miteinander kreuzen, steigt. Dadurch werden wiederholt ähnliche Genotypen miteinander kombiniert, was einerseits die genetische Vielfalt innerhalb der Population verringert, und andererseits die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass schädliche Merkmalsausprägungen in Erscheinung treten. Führt Inzucht zu einer solchen Verringerung der Fitness nennt man dies Inzuchtdepression.

Empfehlungen zur Vorbeugung genetischer Drift und Inzucht : man sollte möglichst viele Individuen bzw. Samen vieler Individuen einer Population in Kultur nehmen. Nach verschiedenen Literaturangaben wäre es ideal eine Populationsgrösse von 500-5'000 Individuen zu erhalten. Je nach Machbarkeit muss die Populationsgrösse verringert werden. (Siehe die Empfehlungen zum Sammeln von Material am Wildstandort)

Bis jetzt werden in der Schweiz die Akzessionen einer Art getrennt erhalten. Stammt aber das Ausgangsmaterial aus kleinen, nicht sehr vitalen Populationen, dann ist der Verdacht auf genetische Drift und Inzucht sehr gross. In diesen Fällen muss man sich gut überlegen ob es nicht sinnvoll wäre Pflanzenmaterial aus mehreren benachbarten Populationen, welche immer ein ähnliches Habitat aufweisen, auch in den ex situ-Anlagen (Gartenbeet) zu mischen. Die Risiken der genetischen Drift und Inzucht können durch eine Vermischung von Populationen aus ähnlichen ökologischen Bedingungen vermindert werden.

 

Auszucht und Auszuchtdepression: Risiken und Empfehlungen

Auszucht : Werden Individuen verschiedener, entfernter Populationen zusammen kultiviert, besteht die Gefahr der Auszucht.

Auszucht bedeutet, dass sich Genotypen miteinander kreuzen, die verwandtschaftlich weiter als zufällig voneinander entfernt sind, und sich aufgrund ihres unterschiedlichen Lebensraums genetisch auseinanderentwickelt haben. Wenn Individuen besonders gut an ihr Habitat angepasst sind, kann durch die Kreuzung von Individuen unterschiedlicher Populationen diese Anpassung verloren gehen. Einen solchen Fitnessverlust nennt man Auszuchtdepression.

Empfehlungen zur Vorbeugung von Auszucht : Um der Auszuchtdepression vorzubeugen, sollten Individuen verschiedener Populationen nicht in räumlicher Nähe kultiviert werden, beziehungsweise Individuen verschiedener Populationen sollen nur gemischt werden, wenn die Herkunftshabitate sehr ähnliche ökologischen Bedingungen aufweisen (prioritäres Kriterium) und die Populationen aus benachbarten Wuchsorten stammen.

Das Risiko und die Stärke von Aszuchtdepression sind allerdings wissenschaftlich nicht unumstritten und es sind nur wenige, sehr spezielle Fälle bekannt, bei denen Auszuchtdepression eine negative Rolle bei der Wiederansiedlung gespielt hat (siehe auch Empfehlungen Ansiedlungen)

 

Gärtnerische Selektion und Anpassung an Gartenbedingungen : Risiken und Empfehlungen

Gärtnerische Selektion : Die Kultivierung von Wildpflanzen unter Gartenbedingungen birgt immer auch die Gefahr, dass sich die Individuen innerhalb kürzester Zeit (wenigen Generationen) an die Gartenbedingungen anpassen.  Dies kommt daher, da die Bedingungen im Garten anders sind als am Wildstandort: zum Beispiel werden die Pflanzen im Garten, im Gegensatz zu den natürlichen Bedingungen, meist gut gegossen und gejätet und oft in nährstoffreicher Erde angezogen. Als Folge könnten sich die Pflanzen an die Gartenbedingungen anpassen und gleichzeitig wichtige Anpassungen an Stress (Trockenheit, Konkurrenz, Nährstoffarmut), die es ihnen erlaubt in der Natur zu überdauern, verlieren. Auch durch gärtnerische Selektion, z.B. für grössere Blüten und Samen oder frühe Keimung und Blühzeitpunkt, kann es zu Veränderungen wichtiger Merkmale der Pflanzen kommen. Durch diese Anpassung könnte das ex situ vermehrte Material seine Eignung für eine erfolgreiche Ansiedlung am Naturstandort verlieren

Empfehlungen zur Vorbeugung von gärtnerischer Selektion : Generell sollte die Anzahl der Zwischenvermehrungen (Generationen ex situ), welche Material für Ansiedlungen liefern sollen, so gering wie möglich gehalten werden. Wenn Pflanzen nur für einen Vermehrungszyklus ex situ und spezifisch für ein Ansiedlungsprojekt kultiviert werden, sollte die Mortalität in der Kultur möglichst gering gehalten werden um die gesammelte genetische Variabilität möglichst ohne Verlust für die Ansiedlung bereitzustellen.

Wenn jedoch die Art für mehrere Generationen, z.B. als Erhaltungskultur, geführt werden soll, sollten weitere Punkte beachtet werden. Um eine Anpassung der Pflanzen an Gartenbedingungen zu vermeiden, sollte man die Pflanzen möglichst in naturnahen Beeten kultivieren, d.h. die Umweltbedingungen (Bodentyp, Wasser und Nährstoffversorgung) so ähnlich wie möglich wie die des natürlichen Habitats gestalten. Ebenfalls sollte man Konkurrenz mit anderen typischen Vertretern des Habitats zulassen. Die Vermehrung einer Population sollte wenn möglich sich selbst überlassen werden um Selektion in z.B. der Keimfähigkeit oder der Phänologie zu verhindern. Falls dies nicht geht und Individuen in Gewächshäusern vorgezogen werden müssen ist es wichtig, dass spät und früh keimende, grosse und kleinere Pflanzen ausgepflanzt werden um die genetische Variabilität in der Population zu erhalten und nicht auf bestimmte Merkmale, z.B. frühe Keimung oder schöne Blüten, zu selektieren.

 

Hybridisierung: Risiken und Empfehlungen

Hybridisierung : In Gärten besteht die Gefahr einer Hybridisierung oder Kreuzung von Individuen verschiedener meist nah verwandter Arten, die in der Natur nicht zusammen vorkommen. Dies kann einerseits zu einem sterilen Nachwuchs führen, oder andererseits kann die genetische Integrität der Arten bei fertilen Hybriden beeinträchtigt werden.

Empfehlungen zur Vorbeugung der Risiken durch Hybridisierung : Bei Arten aus für Hybridisierungen bekannten Gattungen wird empfohlen diese so weit wie möglich voneinander entfernt zu kultivieren, oder sich auf eine Art als Erhaltungskultur zu konzentrieren.  Aussenstationen können dazu genutzt werden genügend Abstand zwischen Arten mit hohen Hybridisierungsrisiko zu bringen und diese sicher ex situ zu kultivieren. Dies gilt ebenfalls für Pflanzen verschiedener Populationen einer Art, bei denen eine Vermischung der Herkünfte durch Pollenflug verhindert werden soll; z.B., weil die Populationen stark differenziert sind oder deren Herkunft geografisch weit entfernt voneinander liegt. Eine sichere Distanz um Kreuzbestäubung zu verhindern ist schwer zu benennen, Pollentransfer (durch Insekten) über mehr als 1 km ist aber eher unwahrscheinlich.
Ist eine räumliche Trennung nicht möglich, empfiehlt es sich die Pflanzen zur Blütezeit mit Netzen gegen Fremdbestäubung zu schützen und die Bestäubung per Hand oder mit Hilfe von portablen Bienenvölkern zu sichern.

 

Mutationsakkumulierung: Risiken und Empfehlungen

Mutationsakkumulierung : Mutationen entstehen spontan und in jedem Organismus. In natürlichen Populationen geht man davon aus, dass schädliche Mutationen nicht bestehen können und ausselektiert werden (z.B. durch harte Umweltbedingungen). In ex-situ Kulturen werden die Pflanzen aber oft „verwöhnt“, sie werden mit Wasser und genügend Nährstoffen versorgt und sogar von lästiger Konkurrenz oder Frassfeinden befreit. Dadurch können auch Individuen bestehen, welche normalerweise aufgrund von schädlichen Mutationen gestorben wären. Mutationen können sich somit in der Population anreichern und theoretisch, wenn die Pflanzen wieder angesiedelt werden, den Ansiedlungserfolg verringern.

Empfehlungen zur Vorbeugung der Risiken durch Mutationsakkumulierung : eine der wichtigsten Regeln ist die Anzahl der Generationen in ex situ-Kultur so klein wie möglich zu halten. Dies gilt auch zur Risikoverminderung durch Inzuchtdepression und genetische Drift. Ausserdem können durch die naturnahe Inkulturnahme in Gärten schädliche Mutationen wieder ausselektiert werden.