Populationsgenetik der Gattung Puccinellia in Mitteleuropa

Halophyten sind Pflanzen, die erhöhte Konzentrationen im Boden gelöster Salze tolerieren können oder sogar benötigen. Dadurch besitzen sie einen signifikanten Vorteil an salzreichen Standorten, wo andere Pflanzen nicht oder nur eingeschränkt überleben können. Halophyten kommen aber nicht nur in küstennahen Bereichen vor sondern auch im Binnenland, wo die Gesamtverdunstung den Niederschlag übersteigt und salzreiches Grundwasser an die Oberfläche transportiert wird. In Europa sind binnenländische Salzstandorte in den letzten Jahrzehnten großflächig zerstört worden, weshalb viele Halophyten heute gefährdet sind. Einige Halophyten breiten sich allerdings entlang von salzbehandelten Straßen aus. Wenngleich dies in Anbetracht der solcherart steigenden Populationsgrößen gefährdeter Arten vom Standpunkt des Artenschutzes als positive Entwicklung gesehen werden könnte, ist genau das Gegenteil der Fall. Da binnenländische Salzstandorte gewöhnlich geografisch stark isoliert sind und hier vorkommende Arten deshalb oft eigene und einzigartige Genotypen besitzen, kann das Einbringen fremden genetischen Materials von anderen Populationen derselben Art eine ernsthafte Gefahr für die ansässigen Populationen (über genetische Kontamination, d.h. das Einbringen potentiell schlecht an die lokalen Bedingungen angepasster Allele) darstellen. Infolgedessen stellt das Einbringen standortsfremder Genotypen (i.e. kryptische Invasion) über das Straßennetz, neben der Zerstörung von Salzstandorten, eine der Hauptbedrohungen natürlicher Vergesellschaftungen salzliebender Pflanzen dar. Trotzdem ist erst sehr wenig zu Ursprung und Wanderungsgeschichte von Halophytenpopulationen an Straßenrändern bekannt. Das Ziel dieser Studie ist es, genetische Struktur und Wanderungsmuster eines des in Europa am weitest verbreiteten Halophyten, der Gräsergattung Puccinellia (Salzschwaden), zu erforschen. Vertreter dieser Gattung haben in vielen europäischen Ländern eine massive Ausbreitung entlang von Straßen erfahren, wo sie oft monodominante Bestände über mehrere Kilometer bilden. Puccinellia ist ein ausgezeichnetes Modellsystem, um die Auswirkungen fremder Genotypen auf lokale gefährdete Populationen untersuchen zu können, weil es zahlreiche Kontaktzonen zwischen mutmaßlich invasiven und natürlichen Beständen gibt.Wir verwenden eine Kombination aus zeitgemäßen molekularen Methoden (RAD-Sequenzierung), Durchflusszytometrie (für die Ploidiestufenbestimmung) und morphometrischen Analysen, um folgende Aspekte zu testen: (i) die Auswirkungen kryptischer Invasionen auf Struktur und Diversität halophytischer Gemeinschaften in der heutigen Landschaft Europas; (ii) Aufklärung der schwierigen Taxonomie dieser Grasgattung in Europa. Die Ergebnisse sind von unmittelbarer Relevanz für die Erhaltung der seltenen binnenländischen Populationen von Puccinellia und der von ihnen besiedelten Vergesellschaftungen.

Halophyten - salztolerante Pflanzen, die in Böden oder Gewässern mit hohem Salzgehalt wachsen - sind aufgrund der Knappheit ursprünglicher Binnensalzstellen in Mitteleuropa von großer Bedeutung für den Naturschutz. Die Binnensalzstellen wurden im 20. Jahrhundert stark zerstört und ihre noch erhaltenen Überreste sind stark fragmentiert. Auch die bestehenden Standorte sind durch ökologische Sukzession, Veränderungen im Wasserhaushalt oder unerwünschte industrielle Aktivitäten bedroht. So selten halophytische Arten in natürlichen Lebensräumen sind, so häufig sind einige von ihnen in künstlichen Habitaten. Einige Arten neigen dazu, sich stark entlang der Ränder von mit Salz behandelten Straßen auszubreiten und entlang des Straßennetzes über den gesamten Kontinent zu reisen. Die häufigste Art dieser Art ist der Gewöhnliche Salzschwaden (Puccinellia distans). Er ist in Europa weit verbreitet, wo er häufig monodominante Gemeinschaften in schmalen Streifen entlang von Straßenrändern bildet. Die Herkunft der sich ausbreitenden Straßenrandpopulationen wurde bisher jedoch nicht untersucht. Es ist möglich, dass die Pflanzen, die sich entlang von Straßenrändern ausbreiten, aus fernen Regionen eingetroffen sind und somit ein fremdes genetisches Material in den Regionen darstellen, in die sie sich ausbreiten. Invasionen gebietsfremder Genotypen in einheimische Populationen derselben Art (sog. kryptische Invasionen) wurden im Gegensatz zu Invasionen gebietsfremder Arten weitgehend übersehen. Die Auswirkungen kryptischer Invasionen auf die Biodiversität von Pflanzengemeinschaften können jedoch erheblich sein und eine genetische Kontamination einheimischer Genotypen beinhalten, was ein eindeutig negatives Phänomen für den Naturschutz ist. Die Ausbreitung von Puccinellia distans stellt daher eine potenzielle Bedrohung für halophytische Gemeinschaften im Binnenland Mitteleuropas und insbesondere für einheimische Populationen dieser Art dar, wenn die sich ausbreitenden Pflanzen am Straßenrand tatsächlich in natürliche Lebensräume eindringen und mit den einheimischen Genotypen hybridisieren. Das Ziel dieses Projekts war es, das Risiko einer solchen kryptischen Invasion von Puccinellia distans in Mitteleuropa zu erfassen. Durch eine Kombination aus Durchflusszytometrie und genetischen Methoden haben wir gezeigt, dass es tatsächlich eine Abstammungslinie von Puccinellia distans gibt, die sich fast ausschließlich an Straßenrändern und in anderen künstlichen Lebensräumen ausbreitet. Andere gefundene einheimische Abstammungslinien waren selten und meist auf natürliche Lebensräume beschränkt. Zwei seltene isolierte einheimische Abstammungslinien wurden in den salinen Habitaten Mitteldeutschlands und in den Fundorten von Schlammvulkanen in Norditalien gefunden. Andere seltene Abstammungslinien kamen im Pannonischen Becken vor, die in Österreich, die Slowakei, Ungarn und Rumänien wachsen. Es wurde festgestellt, dass sich die invasive Abstammungslinien am Straßenrand auf diese natürlichen Lebensräume ausbreitete, und es wurde ein indirekter Beweis für ihre Hybridisierung mit einigen der einheimischen Abstammungslinien gefunden. Obwohl weitere Studien zu diesem Thema erforderlich sind, schärfen die vorliegenden Ergebnisse das Bewusstsein für den Faden der kryptischen Invasion, gefolgt von Hybridisierung und potenzieller genetischer Erosion der einheimischen Abstammungslinien.