Attraktivität trockengestresster Fichten für Buchdrucker

Inhalt: Europäische Fichtenwälder, insbesondere im alpinen Raum, erfüllen unverzichtbare Aufgaben für die Gesellschaft, wie Bodenschutz, Trinkwasserschutz und Schutz vor Naturgefahren. In den letzten Jahrzehnten waren Sturmwurf, aber auch extreme Wetterbedingungen wie Hitze und Trockenheit immer wieder Auslöser von Borkenkäfer-Massenvermehrungen. Um großflächige Waldschäden in Zukunft besser vorhersagen zu können ist es notwendig zu verstehen, wie Trockenstress der Wirtsbaumart Fichte ihre Befalls-Gefährdung durch Buchdrucker (Ips typographus) beeinflusst. Das Projekt setzt sich zum Ziel, die Auswirkungen des Wasserentzugs auf die Baumphysiologie, die Attraktivität für Borkenkäfer und die Abwehrbereitschaft der Bäume aufzuklären. Dazu werden am Ort des Geschehens, in einem Mittelgebirgs-Fichtenbestand, bodennahe Dächer errichtet, die verhindern, dass Niederschlagswasser zum Waldboden gelangt. Hypothesen: Bei Trockenstress versuchen Fichten, übermäßigen Wasserverlust zu verhindern indem sie ihre Spaltöffnungen schließen, damit wird aber auch die Photosynthese-Aktivität eingeschränkt. Bei anhaltender Frühjahrs- und Sommertrockenheit stehen deshalb weniger Assimilate für Wachstum und Abwehr von Schadorganismen zur Verfügung. Geschwächte Bäume weisen geringeren Harzfluss und eingeschränkte Abwehr von pathogenen Pilzen auf. Borkenkäfer werden von flüchtigen Substanzen, die von der Baumrinde abgegeben wird, angelockt, andererseits können Rindeninhaltsstoffe abweisend oder sogar toxisch auf Schadorganismen wirken. Trockenstress kann zu einer veränderten Zusammensetzung und Konzentration dieser Inhaltsstoffe führen und damit Bäume anfälliger für Borkenkäferbefall machen. Methoden: Das Experiment umfasst 12 abgedeckte Fichten und 12 Kontrollbäume die nicht künstlich trockengestresst werden. Klimatische und baumphysiologische Daten, wie beispielsweise Temperatur und Niederschlag bzw. Zweigwasserpotentiale, werden laufend gemessen. Um die Konzentration und Zusammensetzung von Rindeninhaltsstoffen und flüchtigen Substanzen zu ermitteln, werden wiederholt Rinden- und Luftproben genommen. Die Baum-Abwehrbereitschaft wird auf Basis von Harzfluss- Messungen und der Reaktion auf die Infektion mit Bläuepilzen eingeschätzt. Um zu beobachten, ob sich Borkenkäfer an den Versuchsbäumen einbohren wollen, kommen Befallsboxen zum Einsatz, die eine kontrollierte Konfrontation von Fichte und Borkenkäfern ermöglichen. Unter Laborbedingungen wird außerdem die Reaktion von Borkenkäfern auf unterschiedliche Duft-Bouquets von Fichten überprüft und mit Freilandergebnissen verglichen. Innovation: Der Buchdrucker ist zwar eine gut untersuchte Borkenkäferart, verlässliche Vorhersagen über den Befall vonFichtenwaldbeständen sind dennoch schwierig zutreffen. Effiziente Waldschutzmaßnahmen setzen aber ein Wissen um besonders gefährdende Perioden und anfällige Standorte voraus. Die Auswirkungen von Niederschlagsdefiziten auf physiologische Vorgänge im Baum, Attraktivität für Borkenkäfer und Baumabwehrbereitschaft sind komplex und können nur mit Hilfe von aufwendigen Freiland-Experimenten besser verstanden werden. Dieser in Europa in Bezug auf den Ursachenkomplex Fichte/Buchdrucker einzigartige Trockenstress-Versuch ist deshalb ein wichtiger Schritt zur Verbesserung und realitätsnaher Gestaltung von Modellen zur Prognose von trockenheitsbedingten Borkenkäfer-Massenvermehrungen.

Der Buchdrucker oder Achtzähnige Fichtenborkenkäfer ist die wichtigste Borkenkäferart an der Fichte in Europa und profitiert von vorausgehenden abiotischen Schadensereignissen wie Sturmwurf oder akuten Dürreperioden. Das Rosalia-Dachprojekt (Rosalia Roof Project) ist eine der wenigen Studien, die in einem Fichtenaltbestand durchgeführt wurden, um die Wechselwirkungen zwischen Umweltparametern, Wirtsbäumen, Borkenkäfern und den mit ihnen vergesellschafteten Bläuepilzen unter Trockenheit zu untersuchen. Erstmals konnte ein signifikanter Unterschied zwischen trockengestressten und Kontrollbäumen in Bezug auf ihre Abwehrreaktion gegenüber einem Bläuepilz gezeigt werden. Diese Pilze befinden sich auf der Körperoberfläche der Käfer und werden beim Einbohren in die lebende Rinde der Bäume miteingetragen. Trockengestresste Versuchsbäume wiesen nicht nur eine geringere Resistenz (größere hypersensitive Wundreaktionszonen) gegenüber dem Pilz auf, sondern auch eine geringere Anzahl an abgewehrten bzw. eine höhere Anzahl an erfolgreichen Borkenkäferangriffen. Darüber hinaus wurden Rindenproben von gestressten Bäumen in Wahlversuchen im Labor von männlichen Käfern bevorzugt. Zusammengenommen unterstützen diese Feld- und Laborergebnisse die Hypothese, dass Pionierkäfer bewusst anfällige Wirtsbäume auswählen und die Abwehrkräfte akut gestresster Bäume leichter überwinden können. Je geringer die Konzentration von Abwehrstoffen wie Mono- und Diterpenen in der Rinde war, desto attraktiver waren diese Rindenkerne in den Laborexperimenten für Pionierkäfer und desto höher war die Gesamtzahl der Borkenkäferangriffe im Freiland. Dies ist somit die erste Studie, die sowohl unter Feld- als auch unter Laborbedingungen zeigen kann, dass eine starke chemische Baumabwehr den Borkenkäferbefall zumindest zu Beginn eines Befalls reduziert. Interessanterweise akkumulierten die Bäume mit den meisten Bohrlöchern auch die höchsten Konzentrationen an Mono- und Diterpenen in Reaktion auf die Pilzinokulation, was auf eine Aktivierung der Abwehrkräfte durch den Käferbefall deutet. Gleichzeitig verstoffwechselten die Pilze lösliche Zucker in der Nähe des Inokulationslochs und verringerten so den Kohlenstoffvorrat der Bäume für die Produktion von Abwehrstoffen. Diese Beobachtungen stimmen mit der Hypothese der "tree exhaustion" überein, wonach virulente Bläuepilze das Absterben der Bäume beschleunigen können, indem sie starke Abwehrreaktionen auslösen und die Kohlenstoffressourcen der Wirtsbäume erschöpfen.