Genetische Variabilität von Gletschervorfeld-Populationen

Die alpine Region stellt eines der wenigen relativ ungestörten Biome dar. Aus diesem Grund eignen sich alpine Ökosysteme hervorragend für die Untersuchung der Struktur natürlicher Populationen. Durch den fortwährenden Gletscherrückzug während der vergangenen Jahrzehnte entstand in zunehmendem Maße Neuland für die Besiedelung durch Pflanzen. Diese Gletschervorfelder repräsentieren auf Grund der zeitlichen Sequenz in besonders eindrucksvoller Weise die Entwicklung eines neuen Ökosystems. Die Erforschung der vielfältigen biotischen und abiotischen Mechanismen, welche die primäre Sukzession im Gletschervorfeld beeinflussen, ist seit Jahrzehnten Inhalt zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen. Doch es gibt noch immer offene Fragen zur populationsbiologischen Dynamik der Erstbesiedler und zu ihren spezifischen Eigenschaften (Bestäubungsbiologie, generative und vegetative Vermehrung). Völlig ungeklärt blieben bisher die Invasionsrouten der Erstbesiedler und ihre Besiedelungsmuster im Bereich der unterschiedlich alten Substrate. Generell wird angenommen, dass ältere Populationen eine geringere genetische Diversität aufweisen als jüngere, und dass die genetische Diversität zu Beginn der Besiedelung am größten ist. Vorrangiges Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Gültigkeit dieser Annahmen für Gletschervorfelder im allgemeinen anhand von zwei charakteristischen Vertretern zu überprüfen. Dazu soll die genetische Variabilität innerhalb bzw. zwischen den Populationen von Saxifraga aizoides und Trifolium pallescens in drei parallel verlaufenden, oberhalb der Waldgrenze liegenden Gletschertälern in den Zentralalpen (Ötztal, Tirol) analysiert werden. Die auf der Landschaftsebene erhaltenen Muster der genetischen Variabilität sollen zur Klärung der Besiedlungsgeschichte und der potentiellen Invasionsrouten der Erstbesiedler beitragen. Das Projekt beinhaltet die molekulare Untersuchung der Populationen von Saxifraga aizoides und Trifolium pallescens mittels AFLP (amplified fragment length polymorphism) fingerprinting. Diese genetischen Analysen werden durch zusätzliche Untersuchungen der Fortpflanzungssysteme ergänzt.

Die genetische Diversität von Populationen zweier Arten (Saxifraga aizoides, Fetthennen- Steinbrech; Trifolium pallescens, Moränen-Klee) wurde in drei parallelen Gletschervorfeldern der Zentralalpen (Ötztal, Tirol, Österreich) untersucht. Die potentiellen Einwanderungswege der beiden Pflanzen sollten rekonstruiert werden. Der massive Rückzug der alpinen Gletscher führt zu einer Zunahme an frei werdender Fläche, die von Pflanzen besiedelt wird. Auf solchen Gletschervorfeldern kann man eindrucksvoll die Entwicklung eines neuen Ökosystems verfolgen. Trotz zahlreicher Untersuchungen, die bereits auf Gletschervorfeldern durchgeführt wurden, sind viele Fragen im Bereich der Populationsdynamik der Erstsiedler bislang noch offen. Generell wird angenommen, dass die genetische Diversität in den jüngsten Moränenflächen am größten ist, da man annimmt, dass die Pflanzen von verschiedensten Stellen aus der weiteren Umgebung einwandern. In den älteren Moränenflächen hingegen dürfte die Diversität aufgrund zunehmender Konkurrenz abnehmen. Bis jetzt wurde die Gültigkeit dieser Hypothese für Gletschervorfelder nicht überprüft. Das Pflanzenmaterial wurde auf jungen-, mittleren- und alten Moränenflächen der Gletschervorfelder, an den Seitenhängen der Gletschertäler und an einem Standort außerhalb der Gletschertäler gesammelt und mit Hilfe molekular-genetischer Analysen ausgewertet. Entgegen der Annahme konnte kein Muster gefunden werden, das einen eindeutigen Zusammenhang mit der zeitlichen Abfolge der Besiedelung belegt. Der mehr oder weniger gleich bleibende Grad an genetischer Diversität dürfte auf einen, auch über die frisch besiedelten Flächen hinweg andauernden Eintrag von Pflanzen zurückzuführen sein. Die Populationen auf den jüngsten Moränen dürften entweder aus demselben Gletschervorfeld, den angrenzenden Seitenhängen, einem der Paralleltäler und wohl auch von weiter entfernten Standorten stammen. Die Besiedelungsrouten werden von der Topographie der Moränen, der Vegetationsstruktur innerhalb der Gletschertäler, den Charakteristika der umgrenzenden Bergketten und von artspezifischen Merkmalen bestimmt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass wiederholte Besiedelung und das Aufkommen von Keimlingen häufiger ist als generell angenommen und dass diese beiden Aspekte eine entscheidende Rolle für die Vegetationsstruktur in den Gletschervorfeldern der Alpen spielen.