Human-mediated gene flow across european forests: A review of historic and recent forest reproductive material transfer and its putative impact on the genetic diversity of European tree populations

Wien

2017

100 S.

Monographie

204074

Human-mediated gene flow has had a major impact on the gentic composition of European forest tree populations, and has potentially influenced their local adption. In order to include the management of forest genetic resources in biodiversity and sustainable forest strategies, a better understanding of the past and present patterns and dynamics and genetic diversity available on a European scale, historical records and trade statistics are an essential source to revealing information on human-mediated gene flow and the autochthony of tree populations. However, transfer data of forest reproducktive material (FRM) have been barely considered in forest science. Consequantly, this thesis analysed (i) historical data, exemplarily for Picea abies and Larix decidua, and (ii) national statistics according to Council Directive 19999/105/EC for Picea abies, Pinus sylvestris, P. pinaster, Fagus sylvatica, Fraxinus excelsior, Quercus robur, Q., rubra, and Q. petraea to assess the trading routes, the origin of employed seed sources, and the drivers of FRM trade. The historical FRM transfer prooundly altered the genetic population structure of both revised tree species. In particular, Central European seed has been used throughout Europe. The congruence of the historical and genetic data proves the lasting impact of translocations, even in regions that contain provenances frequently used today. Recent FRM trade is dominated by conifers in the Nordic-Baltic region, but broad-leaved species are extensively traded in Central Europe. FRM was mostly traded between neighbouring countries, but long-distance transfers, which violate intraspecific transfer recommendations, have also occured. The assessment of trade statistics identified deficits in the documentation process and in the compliance with current legislation, and it questioned its ability to produce relevant data for sustainable forest management. Given the shortcomings in the national trade statistics, the influence of non-native FRM is probably underestimated.
Keywords: Human-mediated gene flow, seed trade, tanslocations, propagation material, European forest history, genetic pollution, gravity model
Menschlich veränderter Genfluss hatte eine wesentliche Auswirkung auf die genetische Zusammensetzung von europäischen Waldpopulationen und damit potentiall auf deren lokale Anpassung. Um forstgenetische Ressourcen besser in Biodiversitäts- und nachhaltige Bewirtschaftungsstrategien zu integrieren, ist ein Verständnis über vergangene und heutige genetische Strukturen und deren Wechselbeziehung zueinander unumgänglich. Da derzeit molekulare Daten, die Rückschlüsse über die Herkunft von verwendetem forstlichem Vermehrungsgut liefern können, auf einer europäischen Ebene aber nicht verfügbar sind, geben historische Aufzeichnungen und Handelsdaten wichtige Informationan über den menschlich beeinflussten Genfluss und die Autochthonie von Waldpopulationen. Dennoch wurden Transferdaten von Vermehrungsgut in forstwissenschaftlichen Fragestellungen bisher kaum berücksichtigt. Dementsprechend untersucht diese Arbeit sowohl (a) den historischen Transfer von Saatgut anhand der Baumarten Picea abies und Larix decidua, als auch (b) Handelsstatistiken gemäß der europäische Richtlinie 1999/105/EG für Picea abies, Pinus sylvestris, P. pinaster, Fagus sylvatica, Fraxinus excelsior, Quercus robur, Q., rubra, and Q. petraea. Die Analyse konzentrierte sich hierbei auf die Handelsrouten, die Herkunft gehandelter Sortimente und die Handelsgründe. Historische Daten belegen für beide untersuchte Baumarten eine starke Veränderung des lokalen Genpools, gerade durch Provenienzen aus Zentraleuropa. Übereinstimmungen zwischen historische und molekularen Daten zeigen den anhaltenden Einfluss von Translokationen, auch in Gebieten heute bedeutender Daten zeigen den anhaltenden Einfluss von Translokationen, auch in Gebieten heute bedeutender Provenienzen. Aktuell war der Handel von Nordeuropa und Nadelholzvermehrungsgut dominiert, wobei Laubbaum-Herkunfte stark in Zentraleuropa gehandelt wurden. Der meiste Handel fand zwischen Nachbarländern statt, wobei Transfers auch über weite Distanzen, entgegen forstlicher Empfehlungen, vorkamen. Aufgrund derzeitiger Probleme in der Dokumentation und der Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen wird der Einfluss von fremden Vermehrungsgut wahrscheinlich unterschätzt, und stellt den möglichen weiterführenden ökologischen Nutzen der dezeitig erfassten Daten in Frage.
Schlüsselwörter: menschlich beeinflusster Genfluss; Saatguthandel; forstliches Vermehrungsgut, Europäische Forstgeschichte, Graviataionsmodel.