Die Reaktion der sibirischen Baumgrenze auf historische und gegenwärtige Klimaveränderungen - ein (paläo)genetischer Ansatz

• Antragstellerin: Professorin Dr. Laura Epp
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250559549

Die zirkumarktische boreale Baumgrenze wird sich voraussichtlich als Reaktion auf die starken klimatischen Veränderungen in hohen Breitengraden nach Norden verschieben. Dieser Prozess wird potentiell enorme Auswirkungen auf das Klima - durch Veränderungen der Rückkopplung von Vegetation und Klima - und auf die Biodiversität haben. Der Rückgang arktischer Tundren und die Zunahmen von Waldgebieten wird zu signifikanten Veränderungen der Biodiversität führen, sowohl auf der Ebene von Arten als auch auf der Ebene von intraspezifischen Genotypen. Bislang sind die Änderungen der Baumgrenze nicht gut erfasst, vor allem in Sibirien, wo ungefähr die Hälfte der globalen borealen Baumgrenze liegt, die dort von Lärche (Larix) dominiert wird. Es ist ungewiss, (A) wie schnell Lärchenwälder neue Gebiete besiedeln können (Ausbreitungsgeschwindigkeit), (B) welchen räumlichen Mustern die Ausbreitung folgt (Ausbreitungsmuster), und (C) ob sich Konkurrenz zwischen einzelnen Lärchenarten und -genotypen auf die Larix-Wälder in Zeiten des Klimawandels auswirkt (Konkurrenzeffekte).Zur Klärung dieser Fragen wird ein multidisziplinäres Forschungsprojekt beantragt, das die Dynamik der Baumgrenze in Nordost-Sibirien auf einer dekadischen Skala (innerhalb der letzten 400 Jahre) und während des Holozäns untersuchen wird. Die arktisch-boreale Baumgrenze hat während des Holozäns mehrere Perioden der Fluktuation erlebt, und diese werden hier analysiert. Dabei werden palynologische und dendrochronologische Untersuchungen mit Analysen von sedimentärer alter DNA kombiniert. Die Verwendung von sedimentärer alter DNA war bislang meist auf Artbestimmung beschränkt, aber mit genetischen Daten kann potenziell auch die zeitliche Dynamik innerhalb einzelner Arten untersucht werden. In diesem Projekt werden Seesedimentkerne von der südlichen Taymyr-Halbinsel analysiert. Insbesondere werden folgende Forschungsziele verfolgt: 1) Ausbreitungsgeschwindigkeit: Das Vorkommen von Larix wird mit palynologischen und genetischen Daten nachgewiesen, um die Position der Baumgrenze abzuleiten und so die Geschwindigkeit der Reaktion auf klimatische Veränderungen zu bestimmen. 2) Ausbreitungsmuster: Intraspezifische Genotypen der sich ausbreitenden Populationen werden in Zeiten der Baumgrenzenverschiebungen bestimmt und mit dem heutigen Verbreitungsmuster verglichen. Dadurch soll geklärt werden, ob die Ausbreitung lokal oder durch weiträumige Verbreitung erfolgt ist. 3) Konkurrenzeffekte: Mögliche Veränderungen der Arten- und Genotypzusammensetzungen von Larix in bereits etablierten Populationen werden analysiert, um zu klären, ob inter- und intraspezifische Konkurrenz die Zusammensetzung der Wälder bestimmt.Die Analyse dieser historischen Prozesse mit subspezifischer Auflösung wird ein besseres Verständnis von Baumgrenzenverschiebungen und der damit zusammenhängenden Änderungen der biologischen Vielfalt, sowie bessere Vorhersagen der zukünftigen Veränderungen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen