Naturschutzgenetik
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Heft 60, 2017 WSL Berichte FORUM ISSN 2296-3588 für Wissen 2017 Naturschutzgenetik Redaktion Daniela Csencsics Felix Gugerli Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL CH-8903 Birmensdorf Heft 60, 2017 WSL Berichte FORUM ISSN 2296-3456 für Wissen 2017 Naturschutzgenetik Redaktion Daniela Csencsics Felix Gugerli Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL CH-8903 Birmensdorf 2 Forum für Wissen 2017 Das Forum für Wissen ist eine Veranstaltung, die von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL durchgeführt wird. Aktuelle Themen aus den Arbeitsgebie- ten der Forschungsanstalt werden vorgestellt und diskutiert. Neben Referenten von der WSL können auswärtige Fachleute beigezogen werden. Gleichzeitig zu jeder Veranstaltung «Forum für Wissen» erscheint eine auf das Thema bezogene Publikation in der Reihe WSL Berichte. Alle Beiträge wurden von zwei Fachpersonen begutachtet. Verantwortlich für die Herausgabe der Schriftenreihe Prof. Dr. Konrad Steffen, Direktor WSL Verantwortlich für dieses Heft Prof. Dr. Rolf Holderegger, Leiter Forschungseinheit Biodiversität und Naturschutzbiologie Daniela Csencsics, Stv. Gruppenleiterin Ökologische Genetik Dr. Felix Gugerli, Gruppenleiter Ökologische Genetik Schriftleitung Sandra Gurzeler Wir danken folgenden Personen, welche sich als Reviewer zur Verfügung stellten, für die kritische Durchsicht der Beiträge und die hilfreichen Kommentare: Kurt Bollmann, Rolf Holderegger, Christine Huovinen, Sabine Fink, Martin Fischer, Martin Moritzi, Martina Peter, Jérôme Prunier, Maik Rehnus, Christian Sailer, Max Schmid, Bene- dikt Schmidt, Gernot Segelbacher, Josef Senn, Christoph Sperisen und Ivo Widmer. Zitierung Csencsics, D.; Gugerli, F. (Red.) 2017: Forum für Wissen 2017. Naturschutzgenetik. WSL Ber. 60: 82 S. Layout Jacqueline Annen, WSL Sandra Gurzeler, WSL Fotos Umschlag 1, 3: Martin C. Fischer, ETH 2, 5: Felix Gugerli, WSL 4: Nicolas Martinez, Hintermann & Weber 6: Sylvain Dubey, Hintermann & Weber Bezugsadresse WSL Shop Zürcherstrasse 111 CH-8903 Birmensdorf [email protected] PDF Download: www.wsl.ch/berichte ISSN 2296-3448 (Print) ISSN 2296-3456 (Online) © Eidgenössische Forschungsanstalt WSL Birmensdorf 2017 Forum für Wissen 2017 3 Vorwort Genetische Vielfalt ist ein grundlegender Bestandteil der Biodiversität und muss als solcher beachtet, beschrieben und erhalten werden. Dafür kommen moderne genetische Methoden zum Einsatz, die als Werkzeug auch im praktischen Natur- schutz zunehmend Anwendung fnden. Die neuesten Technologien ermöglichen es, genetische Muster und die ihnen zugrundeliegenden biologischen Prozesse auf vielfältige Art und Weise zu beschreiben. Dennoch ist die Thematik in breiten Kreisen der Praxis noch wenig bekannt und hohe Erwartungen stehen grundle- gendem Misstrauen gegenüber. Damit Fachleute aus der Praxis das Potenzial ge- netischer Methoden im Naturschutz besser einschätzen und dadurch zielgerichtet anwenden können, ist der fortwährende Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis eminent wichtig. Dabei geht es auch darum, gegenseitiges Verständnis zu entwickeln und gemeinsam spannende Fragen aus der Praxis mit Ansätzen aus der Werkzeugkiste der Naturschutzgenetik gemeinsam zu klären. Die Beiträge des diesjährigen WSL Forums für Wissen zum Thema Naturschutz- genetik gliedern sich in einführende Beispiele aus der Forschung einerseits und in konkrete Anwendung der genetischen Methoden oder der Forschungsresul- tate in der Praxis andererseits. Es kommen verschiedenste methodische Ansätze zur Sprache, und die räumliche, zeitliche wie auch taxonomische Aufösung ist in den vorgestellten Beispielen ebenso unterschiedlich wie die dafür gesammelten und analysierten Proben, die zur Beantwortung der gestellten Fragen verwendet werden. Zudem wird ausgeführt, wie der Bund, insbesondere das Bundesamt für Umwelt (BAFU), die Erfassung und Erhaltung genetischer Ressourcen in die lau- fenden und zukünftigen Erhebungen und Monitorings einbinden wird. Letzteres ist im Zusammenhang mit dem kürzlich verabschiedeten Aktionsplan zur Biodi- versitätsstrategie Schweiz des Bundes besonders aktuell. Für die sehr vielfältige Unterstützung bei der Vorbereitung dieses Forums be- danken wir uns bei Rolf Holderegger. Die Organisation des Forums und die Re- daktion des Tagungsbandes wurde von folgenden Personen sehr umsichtig und kompetent durchgeführt: Susanne Senn-Raschle, Sandra Gurzeler, Jacqueline Annen, Lisa Bose, Christine Huovinen und Martin Moritzi. Ebenso war der WSL- Hausdienst jederzeit ein unterstützender und hilfreicher Ansprechpartner. Ihnen allen danken wir sehr herzlich. Birmensdorf, 28. November 2017 Daniela Csencsics und Felix Gugerli Konrad Steffen, Direktor WSL Forum für Wissen 2017 5 Inhalt Seite Vorwort 3 Genetik im Naturschutz: eine Übersicht 7 Rolf Holderegger Inzucht und ihre Bedeutung für den Naturschutz 15 Iris Biebach und Lukas Keller Isoliert oder vernetzt? Auswirkungen der Landschaft auf den Genfuss 23 Janine Bolliger und Felix Gugerli Bedeutung der lokalen Anpassung in der Naturschutz genetik 31 Christian Rellstab, Martin C. Fischer, Daniela Csencsics, Felix Gugerli und Rolf Holderegger Der Boden – eine wertvolle Ressource für die genetische Vielfalt 39 Martin Hartmann und Christoph Sperisen Werkzeugkasten für genetische Methoden in der Biodiversitätsförderung 49 Robert Meier und André Stapfer Einsatz von eDNA im Amphibien-Monitoring 57 Benedikt R. Schmidt und Christoph R. Grünig Bedeutung der Naturschutzgenetik für den Bund 63 Francis Cordillot Naturschutzgenetik aus Ökobürosicht – Chancen und Erfahrungen 71 Conny Thiel-Egenter Application de la génétique de la conservation dans les bureaux d’études 77 en écologie Christoph Bühler et Sylvain Dubey Forum für Wissen 2017: 7–13 7 Genetik im Naturschutz: eine Übersicht Rolf Holderegger Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL, Zürcherstrasse 111, CH-8903 Birmensdorf [email protected] Naturschutzgenetik stellt einerseits Grundlagen für die Argumentation im Natur- menten des Bundes: zum Beispiel Stra- schutz bereit. Andererseits wird sie bei Einzelstudien eingesetzt, bei denen es um tegie zur Anpassung an den Klimawan- die Beantwortung spezifscher Fragen aus der Praxis geht, zum Beispiel bei Er- del (UVEK und BAFU 2013), Waldpo- folgskontrollen. Anwendungsmöglichkeiten der Naturschutzgenetik reichen von litik 2020 (BAFU 2013), Vollzugshilfe der Erfassung ökologischer Prozesse wie Verbund oder Zerschneidung von Le- zur Biodiversität im Wald (Imesch bensräumen, über Arterkennung bis zur genetischen Fitness betreffend Inzucht, et al. 2015), Waldbericht (Rigling Angepasstheit und Anpassungsfähigkeit. Ein neues Thema ist genetisches Moni- und Schaffner 2015) oder Umwelt- toring, wo Veränderungen der genetischen Vielfalt in Raum und Zeit verfolgt wer- ziele Landwirtschaft (BAFU und BLW den. Der vorliegende Artikel gibt eine Übersicht über Möglichkeiten und Bedeu- 2008). Folgerichtig spielt Genetik im tung von Naturschutzgenetik in der Praxis. Bereich Biodiversität im Forschungs- konzept des Bundesamts für Umwelt BAFU für die Jahre 2017 bis 2020 eine 1 Genetik im Naturschutz: 2 Genetik: Wie wichtig ist sie wichtige Rolle (Pesch et al. 2016). Dort Mehr als eine Mode strömung im Schweizer Naturschutz? werden Untersuchungen zur geneti- schen Vielfalt von Arten, zum Evolu- Genetische Methoden im Naturschutz Bekanntlich umfasst die Biodiversität tionspotenzial von (Meta-)Populatio- sind in vieler Munde. In der Praxis be- als Ganzes vier Ebenen: die genetische nen und zur Vernetzung bzw. ökologi- sonders beliebt ist es, Arten mit gene- Vielfalt innerhalb von Arten sowie schen Infrastruktur verlangt. Also: von tischen Methoden zu bestimmen, also die Vielfalt der Arten, Lebensräume der genetischen Diversität bis zur ge- eine Antwort auf die Frage zu fnden, und Wechselwirkungen. Will man den netischen Untersuchung einer einzel- welche Arten in einem Gebiet vorkom- Rückgang der Biodiversität und das nen Art – Genetik in allen Papieren! men. Mittels einer Teichwasserprobe Aussterben von Arten oder Populati- Und in der Realität? Genetische können zum Beispiel Amphibien be- onen aufhalten, so müssen auch geneti- Überlegungen oder Zielsetzungen spie- stimmt werden – mit bekannterweise sche Aspekte in die Planung und Mass- len in der Praxis noch eine beschei- grossem medialem Echo. Aber geneti- nahmen einfiessen. Welche Vorgaben dene Rolle, obwohl sie oft zur Argu- sche Methoden im Naturschutz können zum Schutz der genetischen Vielfalt als mentation im Naturschutz herange- viel mehr. grundlegender Ebene der Biodiversität zogen werden. Genetische Methoden Die einen in Wissenschaft, Behör- und welche Konzepte zur Verwendung werden selten in Einzelstudien einge- den, Praxis und Öffentlichkeit sind fas- genetischer Methoden im Naturschutz setzt. Dabei haben genetische Metho- ziniert von den Möglichkeiten der Ge- gibt es in der Schweiz? den inzwischen Praxistauglichkeit er- netik: Letztere erscheinen (fast) un- In der Strategie Biodiversität Schweiz reicht. Sie können routinemässig ein- begrenzt und neue Perspecktiven im (Schweizerische Eidgenossenschaft gesetzt werden, und ihre Kosten sind Naturschutz öffnen sich. Andere sind 2012) spielt genetische Vielfalt eine wegen des grossen technischen Fort- gegenüber der Genetik im Naturschutz grosse Rolle: Die Biodiversitätsstrate- schritts stark gesunken. eher skeptisch eingestellt. Wie aber gie fordert, dass die genetische Vielfalt sind die Möglichkeiten für Genetik im von wildlebenden Tieren, Pfanzen, Pil- Naturschutz tatsächlich einzuordnen?