Institut für

Forstgenetik

Wälder sind die naturähnlichsten unter den menschlich genutzten Landökosystemen in Deutschland. Auch in einem gepflanzten Bestand wirken dieselben natürlichen Prozesse wie in einem gänzlich natürlichen Wald. In genutzten Wäldern werden diese natürlichen Prozesse durch menschliche Aktivitäten modifiziert, z.B. durch die Entnahme oder die Pflanzung von Bäumen.

In der Ökologischen Genetik untersuchen wir, wie sich diese natürlichen und menschlichen Einflüsse auf die genetische Zusammensetzung unserer Wälder auswirken. Im Zentrum unserer Forschung steht dabei die genetische Vielfalt der Wälder in allen ihren Facetten.

Wir erfassen die genetische Diversität verschiedener Baumarten und untersuchen, wie sie sich zwischen unterschiedlichen Regionen in Deutschland unterscheidet. Diese Untersuchungen helfen uns dabei zu verstehen, auf welchen Wegen die verschiedenen Baumarten nach der letzten Eiszeit wieder nach Mitteleuropa eingewandert sind und wie stark diese natürlichen Strukturen durch die historische Nutzung der Wälder verändert wurde.

Durch genetisches Monitoring in ausgewählten Beständen können wir die populationsgenetischen Prozesse, die in unseren Wäldern stattfinden, im Detail erfassen. So können wir verstehen, wie die Fortpflanzung von Waldbäumen abläuft, wie die genetische Vielfalt von einer Generation in die nächste übertragen wird und wie menschliche Eingriffe diese Prozesse beeinflussen. Auf dieser Grundlage entwickeln wir Strategien zur genetisch nachhaltigen Nutzung unserer Wälder.

Im Zuge des Waldumbaus soll das Waldbild in Deutschland in Zukunft großflächig durch klimastabile Laubmischwälder geprägt sein. Um dieses Ziel zu erreichen, benötigen wir genetisch hochwertiges forstliches Vermehrungsgut. Wir erforschen, wie wir genetisch vielfältiges Saatgut gewinnen können und entwickeln Standards für die genetisch nachhaltige Produktion von forstlichem Vermehrungsgut in Saatguterntebeständen und Samenplantagen.

Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit den genetischen Grundlagen ökologisch wichtiger Merkmale wie der Toleranz gegen Trockenstress. Mit diesen Untersuchungen können wir abschätzen, wie sehr bestimmte Arten oder Populationen durch den Klimawandel bedroht sind. Mit Untersuchungen zur Genetik von wertsteigernden Holzmaserungen haben wir auch die Wertschöpfung im Wald im Blick.

Unsere Wälder sind geprägt durch natürliche Entwicklungsprozesse und menschliche Einflussnahme. Mit unserer Forschung wollen wir dazu beitragen, die für viele Baumarten charakteristische hohe genetische Vielfalt dauerhaft zu erhalten. Gleichzeitig wollen wir sicherstellen, dass unsere Wälder weiterhin produktiv bleiben, um auch in einer zunehmend biobasiert wirtschaftenden Gesellschaft ihre Multifunktionalität langfristig und nachhaltig zu erfüllen.

MITARBEITER*INNEN

Arbeitsbereichsleiterin


Wissenschaftliche Mitarbeiter*innen


Technische Mitarbeiterinnen

AUSGEWÄHLTE PUBLIKATIONEN

Hier stellen wir ausgewählte Publikationen vor, die das Spektrum unserer aktuellen Arbeiten, Interessen und Methoden illustrieren. 

Eusemann P, Liesebach H (2021): Small-scale genetic structure and mating patterns in an extensive sessile oak forest (Quercus petraea (Matt.) Liebl.). Ecology and Evolution. Link

Liesebach H, Liepe K, Bäucker C (2021): Towards new seed orchard designs in Germany – A review. Silvae Genetica. Link

Liesebach H, Wojacki J, Pakull B, Eusemann P (2020): Genetische Diversität von Douglasiensaatgut aus zugelassenen Erntebeständen und Samenplantagen - Schlussfolgerungen für die Praxis. Thünen Report. Link

Fussi B, et al. (2020): Einrichtung eines Genetischen Monitorings für Buche und Fichte in Deutschland zur Bewertung der genetischen Anpassungsfähigkeit der Baumarten gegenüber Umweltveränderungen - Abschlussbericht zum Verbundprojekt. Link

PROJEKTE

AKTUELLE PROJEKTE

Genetischen Erhebungen im Rahmen der Bundeswaldinventur 2021-2022 [Forstgenetik_BWI]

Die Bundeswaldinventur untersucht, wie viel Wald es in Deutschland gibt, wie er aussieht und wie er sich verändert. Genetische Untersuchungen helfen uns dabei, diese Fragen in Zukunft noch detaillierter zu beantworten. Insgesamt werden 20.000 DNA-Proben der Baumarten Buche, Stieleiche, Traubeneiche, Weißtanne, Kiefer, Fichte und Douglasie an einem Teil der BWI-Inventurtrakte gesammelt. Die Auswahl der Trakte erfolgt flächenrepräsentativ zum Vorkommen der Zielbaumarten. Pro Trakt werden fünf Individuen beprobt. Pro Baumart werden auf diese Art insgesamt 1000 bis 5000 Proben genommen. Der Stichprobenumfang je Baumart ist dabei proportional zum Flächenanteil. 


Beurteilung von Anpassungsfähigkeit und Wuchsleistung beim Spitz-Ahorn (Acer platanoides) [SpitzAhorn]

Der Spitz-Ahorn ist eine in Mitteleuropa und Deutschland heimische Baumart, die bislang im Wirtschaftswald nur eine untergeordnete Rolle spielt. Bessere Kenntnisse über die Anpassungsfähigkeit und Anbaueignung verschiedener Herkünfte des Spitz-Ahorns können dazu beitragen, das Potenzial der Baumart in der Forstwirtschaft besser auszunutzen. 


Strategien zur Erzeugung von Werthölzern [Wertholz]

Das Ziel des Verbundprojekts ist die Erhöhung des Wertschöpfungspotentials europäischer Wirtschaftsbaumarten. Hierzu sollen Methoden erarbeitet werden, die zur Erhaltung, Vermehrung und Verwertung von Bäumen mit besonderen Holzstrukturen beitragen. 


Die Hainbuche - eine Alternativbaumart im Klimawandel [Hainbuche]

Die vergangenen Trockenjahre haben einige unserer heimischen Baumarten an ihre Grenzen gebracht. Angesichts dessen bedarf es Alternativen zum bisher gängigen Baumartenportfolio. Wissenschaftlich nur wenig untersucht ist die Hainbuche (Carpinus betulus). Waldbaulich bisher wenig genutzt, weist sie ökologisch äußert wertvolle Eigenschaften auf: Sie ist trockenheits- und schattentolerant, bildet ein tiefreichendes Wurzelwerk und leicht zersetzbare Streu und eignet sich als Mischbaumart im Laub- und Nadelwald. Die Erfassung ihrer genetischen und phänotypischen Variation und die Identifikation hochwertigen und anpassungsfähigen Ausgangsmaterials stehen im Fokus dieses Vorhabens. Der Einsatz dieses Vermehrungsgutes trägt dazu bei, biologisch stabile, struktur- und ertragreiche sowie betriebswirtschaftlich vorteilhafte Bestände aufzubauen.  


Anlage von Samenplantagen zur Produktion von hochwertigem Vermehrungsgut in Nordostdeutschland [OptiSaat]

Die deutsche Forstwirtschaft steht nach den trockenen Sommern der Jahre 2018 bis 2020 vor Veränderungen in der Baumartenzusammensetzung. Insbesondere der Anteil der Fichte reduziert sich, wodurch auch das Nadelrundholzangebot aus deutschen Wäldern künftig geringer wird. Der Verfügbarkeit von Nadelholz kommt für den langlebigen Einsatz von Holzprodukten zur CO2-Minderung eine besondere Bedeutung zu. Der Fokus des Vorhabens liegt deshalb auf den Nadelbaumarten Douglasie (Pseudotsuga menziesii), Wald-Kiefer (Pinus sylvestris) und Hybridlärche (Larix × eurolepis), welche aufgrund höherer Trockenheitstoleranz und geringerer Anfälligkeit gegenüber biotischen und abiotischen Schäden geeignete Alternativen im Klimawandel sind. Insbesondere als produktivitätssteigernde Beimischung im Laubholz, aber auch zur Stabilitätssteigerung in durch Naturverjüngung neu entstehenden Fichtenbeständen werden sie eine zunehmende Rolle spielen.


ABGESCHLOSSENE PROJEKTE

Bereitstellung von hochwertigem forstlichen Vermehrungsgut im Klimawandel [AdaptForClim]

Holz ist ein wichtiger nachwachsender Rohstoff, der den Vorzug hat CO2 zu speichern. Holzproduktion beginnt mit dem Saat- und Pflanzgut, das in den Wald gebracht wird. Mit dem Projekt werden Grundlagen und Strategien zur Bereitstellung von hochwertigem und anpassungsfähigem forstlichem Vermehrungsgut erarbeitet, um den Waldbesitzern ökonomisch und ökologisch interessante Alternativen zu herkömmlichem Forstvermehrungsgut im Klimawandel anbieten zu können.


Bereitstellung von leistungsfähigem und hochwertigem Forstvermehrungsgut für den klima- und standortgerechten Wald der Zukunft [FitForClim]

Holz ist ein wichtiger nachwachsender Rohstoff, der den Vorzug hat, CO2 zu speichern. Mit dem Verbundvorhaben werden die Grundlagen für eine nachhaltige Versorgung des Marktes mit hochwertigem Forstvermehrungsgut gelegt. Dieses Vermehrungsgut muss eine adäquate genetische Diversität haben, um unter den Bedingungen des Klimawandels ein produktives Wachstum in stabilen und anpassungsfähigen Beständen zu gewährleisten. Neben der Steigerung der Wuchsleistung (Erhöhung der CO2-Bindung) wird auch eine Qualitätsverbesserung verfolgt. Dies ist die Voraussetzung, dass das Holz ein- oder mehrmalig stofflich genutzt wird, bevor es der energetischen Nutzung zugeführt wird (Kaskadennutzung). 


Trockenheitsgefährdung und Anpassungspotenzial unterschiedlicher Fichtenpopulationen [Fichte-Trockenheit]

Der laufende Klimawandel wirkt auf Waldökosysteme insbesondere durch häufigere und verstärkte Witterungsextreme. Dabei spielen Hitze- und Trockenheitsextreme eine bedeutende Rolle. Unter den Hauptbaumarten in Deutschland gilt die Fichte als besonders trockenheitsempfindlich. Planungs- und Entscheidungsträger in der Forstwirtschaft gehen von einem erhöhten Anbau- und Bewirtschaftungsrisiko dieser wirtschaftlich wichtigsten Baumart aus. 


Erarbeitung biotechnologischer Methoden zur Identifizierung, Erhaltung, Vermehrung und Nutzung selektierter Riegelahorn-Bäume für die Wertholzproduktion [Riegelahorn]

Riegelahorn ist eines der teuersten Laubhölzer in Mitteleuropa. Im Rahmen dieses Projektes sollen biotechnologische Methoden für die Vermehrung von wertvollem Riegelahorn-Material und für die langfristige Erhaltung genetisch charakterisierter Klone entwickelt werden. Zudem sollen Untersuchungen zur Heritabilität und Erkennbarkeit der Riegelung durchgeführt werden. Ein weiteres Ziel ist die Aufklärung der Ursachen der Riegelung. Hier sollen Untersuchungen auf genetischer und epigenetischer Ebene und auf Ebene eines Endophyten-/Pathogen-Screenings durchgeführt werden. Darauf aufbauend soll erstmalig eine Untersuchungsmethode für den molekularbiologischen Nachweis der Riegelung am lebenden Baum entwickelt werden. Das bezüglich der Riegelung positiv erwiesene Pflanzenmaterial soll für die Entwicklung eines effektiven, kommerziell anwendbaren In-vitro-Vermehrungsprotokolls mit dem Ziel einer Vermarktung als hochwertiges Vermehrungsgut verwendet werden. 


Einrichtung eines Genetischen Monitorings für Buche und Fichte in Deutschland zur Bewertung der genetischen Anpassungsfähigkeit der Baumarten gegenüber Umweltveränderungen [GenMon]

Erstmalig soll in Deutschland ein genetisches Monitoring für Buche und Fichte etabliert werden. Ziel ist es, die genetische Variation und den Zustand des genetischen Systems sowie deren räumliche und zeitliche Veränderung anhand von Kriterien, Indikatoren und Verifikatoren zu erfassen, um so die Wirkung von Einflussfaktoren, wie z.B. den Klimawandel die Anpassungsfähigkeit von Baumpopulationen abzuschätzen und zu bewerten. Auf jeder Monitoringfläche werden jährlich Klimaparameter erhoben und phänologische Beobachtungen durchgeführt. Genetische Erhebungen mittels neutraler DNA-Marker erfolgen einmalig an Altbäumen, Naturverjüngung und Samen. Gleichzeitig werden neue Marker entwickelt (SNP), die mit adaptiven phänotypischen Merkmalen korreliert sind. Aus den erhobenen Genotypen werden z.B. genetische Vielfalt, Diversität und Allelverteilungen berechnet. Durch Modellierungsstudien werden neben den Folgen der Klimaänderung Eingriffe des Menschen in das Ökosystem hinsichtlich ihres Einflusses auf die Anpassungsfähigkeit bewertet. 


Forstliches Management in zugelassenen Erntebeständen der Buche (Fagus sylvatica L.) zur Erzeugung von genetisch hochwertigem und anpassungsfähigem Vermehrungsgut [BuchenSaatgut]

In der Phase der Waldverjüngung muss die Anpassung an den Klimawandel besonders beachtet werden, indem Ausgangsmaterial mit hohem Leistungspotential, aber auch mit ausreichender genetischer Variation verwendet wird. Die waldbauliche Behandlung von zugelassenen Erntebeständen orientiert sich gegenwärtig kaum am Ertrag an hochwertigem Saatgut, sondern der Holzertrag steht im Vordergrund. Die Zielstärkennutzung, bei der die am schnellsten gewachsenen Bäume entnommen werden, belässt die übrigen, oft weniger leistungsfähigen Bäume, die weiterhin Saatgut produzieren. Dem kann eine selektive Durchforstung gegenübergestellt werden, die eine Saatgutproduktion nur mit den besten Bäumen anstrebt. In diesem Projekt werden die genetischen Konsequenzen einer selektiven Durchforstung mit starker Reduktion der Populationsgröße und –dichte in einem Buchenerntebestand und Vergleich mit einer Referenzfläche mit herkömmlicher Bewirtschaftung untersucht.

VOLLSTÄNDIGE PUBLIKATIONSLISTE

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  1. Bolte A, Sanders TGM, Natkhin M, Czajkowski T, Chakraborty T, Liesebach H, Kersten B, Mader M, Liesebach M, Lenz C, Lautner S, Löffler S, Kätzel R (2021) Coming from dry regions Norway spruce seedlings suffer less under drought. Eberswalde: Thünen Institute of Forest Ecosystems, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2021/16a, DOI:10.3220/PB1623066406000
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  2. Gömöry D, Himanen K, Tollefsrud MM, Uggla C, Kraigher H, Bordács S, Alizoti P, A’Hara S, Frank A, Proschowsky GF, Frýdl J, Geburek T, Guibert M, Ivankovic M, Jurse A, Kennedy S, Kowalczyk J, Liesebach H, Maaten T, Pilipovic A, Proietti R, Schneck V, Servais A, Skulason B, Sperisen C, Wolter F, Yüksel T, Bozzano M (2021) Genetic aspects linked to production and use of forest reproductive material (FRM): Collecting scientific evidence for developing guidelines and decision support tools for effective FRM management. Barcelona: Euforgen Secretariat, 216 p
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  3. Pakull B, Eusemann P, Wojacki J, Ahnert D, Liesebach H (2021) Genetic diversity of seeds from four German Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) seed orchards. Eur J Forest Res 140:1543-1557, DOI:10.1007/s10342-021-01419-3
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  4. Bäucker C, Liesebach H (2021) Geriegelter Bergahorn - ein besonders wertvolles Holz. Bündnerwald 74(1):26-29
  5. Quambusch M, Bäucker C, Haag V, Meier-Dinkel A, Liesebach H (2021) Growth performance and wood structure of wavy grain sycamore maple (Acer pseudoplatanus L.) in a progeny trial. Ann Forest Sci 78(1):15, DOI:10.1007/s13595-021-01035-6
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  6. Bolte A, Sanders TGM, Natkhin M, Czajkowski T, Chakraborty T, Liesebach H, Kersten B, Mader M, Liesebach M, Lenz C, Lautner S, Löffler S, Kätzel R (2021) Junge Fichten aus trockenen Regionen leiden weniger unter Trockenstress. Eberswalde: Thünen-Institut für Waldökosysteme, 2 p, Project Brief Thünen Inst 2021/16, DOI:10.3220/PB1622452332000
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  7. Rieckmann C, Schneck V, Liepe KJ, Liesebach H, Liesebach M (2021) Neue Zuchtpopulationen bei Douglasie und Kiefer. AFZ Wald 76(11):25-29
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  8. Eusemann P, Liesebach H (2021) Small-scale genetic structure and mating patterns in an extensive sessile oak forest (Quercus petraea (Matt.) Liebl.). Ecol Evol 11(12):7796-7809, DOI:10.1002/ece3.7613
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  9. Benavides R, Carvalho B, Bastias CC, López-Quiroga D, Mas A, Cavers S, Gray A, Albet A, Alia R, Ambrosio O, Aravanopoulos FA, Aunon F, Avanzi C, Avramidou EV, Bagnoli F, Ballesteros E, Barbas E, Liesebach M, Pakull B, Schneck V, et al (2021) The GenTree Leaf Collection: Inter- and intraspecific leaf variation in seven forest tree species in Europe. Global Ecol Biogeogr 30:590-597, DOI:10.1111/geb.13239
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  10. Opgenoorth L, Dauphin B, Benavides R, Heer K, Alizoti P, Martínez-Sancho E, Alia R, Ambrosio O, Audrey A, Aunon F, Avanzi C, Avramidou EV, Bagnoli F, Barbas E, Bastias CC, Bastien C, Ballesteros E, Liesebach M, Pakull B, Schneck V, et al (2021) The GenTree Platform: growth traits and tree-level environmental data in 12 European forest tree species. GigaSci 10(3):1-13, DOI:10.1093/gigascience/giab010
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