Abwehr von Bäumen im Klimawandel

• Antragsteller: Professor Dr. Henrik Hartmann
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437772218

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Hauptziel des Projekts bestand darin, die Wechselwirkungen zwischen Stress und Abwehrphysiologie bei Bäumen im Zusammenhang mit ihrer Anfälligkeit gegenüber Schadorganismen zu erforschen. Bei Umweltstress können Veränderungen in der Baumphysiologie zu einer erhöhten Anfälligkeit gegenüber Schadorganismen führen, doch sind die zugrundeliegenden Mechanismen noch nicht quantifiziert, und Vorhersagen über künftige Baumsterblichkeit höchst unsicher. Im ersten Arbeitspaket haben wir den Zusammenhang zwischen primärem und sekundärem Stoffwechsel der Bäume bei Trockenheit untersucht. Unter Nutzung bereits bestehender Dürreexperimente sammelten wir 3000 Proben aus sieben Ländern auf drei Kontinenten und quantifizierten die Beziehungen zwischen den Konzentrationen von Nicht-Struktur-Kohlenhydraten (NSC, primäre Metaboliten) und Abwehrstoffen (sekundäre Metaboliten, SM) als Prädiktoren für die Anfälligkeit der Bäume gegenüber Schadorganismen. Die Zuteilung von SM bei Trockenheit in gemäßigten und subtropischen Regionen nimmt tendenziell zu, nicht jedoch in Trockengebieten oder in den Tropen. Derzeit fassen wir die Ergebnisse der NSC zusammen und untersuchen Beziehungen zu SM. In Arbeitspaket zwei untersuchten wir die Auswirkungen von physiologischem Stress bei Fichten auf die Vitalität der Bäume und die Emission von Duftstoffen (VOC). Unsere Hypothese lautete, dass Stress zu Veränderungen in den Stamm-emittierten VOC-Profilen führt, die von Schadinsekten als Signale für die Wirtsauswahl genutzt werden könnten. Vom Wind umgeworfenen Fichten zeigten Anzeichen verringerter Vitalität - mit niedrigeren Konzentrationen sowohl von Primär- als auch von Sekundärmetaboliten. Gestresste Bäume hatten unterschiedliche VOC-Profile; so waren die Emissionsraten von einigen Monoterpenen bei vom Wind umgeworfenen Bäumen deutlich höher als bei stehenden Bäumen. Wir kamen zu dem Schluss, dass diese Veränderungen in den VOC-Emissionen den Borkenkäfern als Anhaltspunkt für die Erkennung weniger vitaler Bäume dienen könnten. Um zu testen, ob diese Annahme zutrifft, untersuchten wir in einem Arbeitspaket drei Veränderungen im Verhalten der Käfer. In einer Laborstudie haben wir die Anziehungskraft von Rindenstücken auf Borkenkäfern von gestressten und vitalen Bäumen untersucht. Die Untersuchungen erbrachten leider keine eindeutigen Beweise für unsere Hypothese. Weiterführende Untersuchungen mit kontrollierten Emissionen der in Arbeitspaket zwei identifizierten Monoterpenarten wären notwendig, um die Rolle von VOC in der Wirtswahl zu verifizieren. Zusammengenommen ermöglichen unsere Studienergebnisse ein besseres Verständnis der Abwehrreaktionen von Bäumen bei Umweltstress und werden dazu beitragen, die Vorhersagefähigkeit von Vegetationsmodellen zu verbessern.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• VOC emission in spruce as cause for bark beetle host selection. GFÖ virtual meeting, Vortrag.
  Lehmanski, L. M. A., Kunz, L., Gershenzon, J. & Hartmann, H.
  
• How to find the right host - Olfactory signals as cues in bark beetle host selectoion. Poster. SFE2 GFÖ EEF - International Conference on Ecological Sciences, Metz, Frankreich, Poster.
  Lehmanski, L. M. A., Werner, M., Göbel, M., Lambert, S. & Hartmann, H.
  
• The scent of easy prey- The importance of olfactory signals in bark beetle host selection. IUFRO all Division 7 "Forest Health", Lissabon, Portugal, Vortrag.
  Lehmanski, L. M. A., Werner, M., Göbel, M., Lambert, S. & Hartmann, H.
  
• Volatile emissions in spruce could act as cues for bark beetle host selection. EGU General Assembly, Wien, Östereich, Vortrag.
  Lehmanski, L. M. A. & Hartmann, H.
  
• Addressing a century‐old hypothesis – do pioneer beetles of Ips typographus use volatile cues to find suitable host trees?. New Phytologist, 238(5), 1762-1770.
  Lehmanski, Linda M. A.; Kandasamy, Dineshkumar; Andersson, Martin N.; Netherer, Sigrid; Alves, Eliane Gomes; Huang, Jianbei & Hartmann, Henrik
  
• How to find the right host - Primary attraction and host selection of the bark beetles Ips typographus. European Congress of Entomology, Heraklion, Griechenland, Poster.
  Lehmanski, L. M. A.
  
• Opfer gesucht – Duftstoffsignale weisen dem Buchdrucker Ips typographus den Weg zu geeigneten Wirtsbäumen. Fowissenschaftliche Tagung (FowiTa), Dresden, Deutschland, Vortrag.
  Lehmanski, L. M. A.
  
• Primary attraction in Ips typographus - New avenues to reduce the spread of pioneer beetles. IUFRO, Global Challenges and Innovative Management of Bark and Wood Borers in Planted Forests, Bordeaux, Frankreich, Vortrag.
  Lehmanski, L. M. A.
  
• Windthrow causes declines in carbohydrate and phenolic concentrations and increased monoterpene emission in Norway spruce. PLOS ONE, 19(5), e0302714.
  Lehmanski, Linda M. A.; Kösters, Lara M.; Huang, Jianbei; Göbel, Martin; Gershenzon, Jonathan & Hartmann, Henrik