Untersuchung zur genotypischen und phänotypischen Variabilität verschiedener Schilfklone (Phragmites australis)

Dissertation

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium
(Dr. rer. nat.)
im Fach Biologie

eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Dipl. Biol. Rüdiger Zemlin
(geb. am 23. Juni 1971 in Neuruppin)

 

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Mlynek

Dekan:
Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Dr. Linscheid

Gutachter:
1. Prof. Ehwald (HU Berlin)
2. Prof. em. Sukopp (TU Berlin)
3. PD Dr. Ostendorp (Uni. Konstanz)

Tag der mündlichen Prüfung: 25. November 2003

 

Abstrakt

In der vorliegenden Arbeit werden Wachstum und Entwicklung von 10 Schilfklonen (Phragmites australis) verglichen, um die genotypische Determinierung verschiedener Eigenschaften sowie den Einfluss der Standortfaktoren auf diese Eigenschaften zu untersuchen. Dabei sollen Aussagen zum Bestehen unterschiedlicher Ökotypen beim Schilf abgeleitet werden. Die Untersuchungen erfolgten auf sechs Pflanzfeldern, die im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen an den Ufern der Berliner Gewässer Seddinsee, Langer See und Havel im Frühjahr 1995 angelegt wurden. Die Anpflanzung erfolgt am Land, das Schilf wuchs in das Wasser vor. Die Herkunftsorte der Schilfklone unterschieden sich in der Nährstoffversorgung, der Substratqualität und der Exposition.

Die Ergebnisse ließen deutliche Unterschiede in der Morphometrie der Halme (Halmlänge, Halmdurchmesser, Blattfläche pro Halm), der Halmbiomasse und der Balance zwischen Halmdichten und Halmlängen (bzw. Trockenmassen) zwischen den einzelnen Schilfklonen erkennen. Da dies beim Wachstum unter vergleichbaren Standortbedingungen gefunden wurde, kann eine genotypische Determinierung dieser Eigenschaften vermutet werden.

Es konnte ebenfalls ein starker Einfluss der Umwelt auf das Wachstum des Schilfs festgestellt werden. Allgemein waren die Wachstumsbedingungen im Wasser deutlich besser als am Land. Die höchsten Halmbiomassen der einzelnen Schilfklone wurden daher im Wasser erreicht (zwischen 0,7 und 2,1 kg Trockenmasse pro m²), während die Werte am Land geringer waren (zwischen 0,6 und 1,0 kg/m²).

Obwohl sich die Schilfklone an ihren ursprünglichen Standorten deutlich in den Stickstoffgehalten der Halme unterschieden, ergaben sich auf den Pflanzungen keine Unterschiede zwischen ihnen. Im Gegensatz dazu lagen die N-Werte bei jedem Schilfklon im Wasser erheblich höher als am Land. Dies lässt folgern, dass die Stickstoffgehalte der Halme in erster Linie vom Stickstoff-Angebot am jeweiligen Standort abhängen.

Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Schilfklone genotypische Unterschiede in verschiedenen Merkmalen aufweisen können. Eine mögliche Nutzung zu einer Verbesserung des Erfolges von Pflanzmaßnahmen wird diskutiert.

Eigene Schlagworte: Schilfanpflanzung, Uferrenaturierung, Morphometrie, Stickstoffgehalt, Halmbiomasse, genotypische Unterschiede

Abstract

In this study, growth and development of 10 reed clones (Phragmites australis) were compared to investigate genetically determined differences in various characteristics as well as the influence of site conditions on these characteristics. In addition, conclusions on the existence of different ecotypes were to be drawn. The study was performed on six experimental fields, established for shore renaturation on the lakes Seddinsee, Langer See and on the river Havel in Berlin in spring 1995. The plantations were established ashore, the reed expanded into the water. The sites of origin of the clones differed in nutrient supply, substrate quality and shore exposition.

The results showed distinct differences between the individual reed clones regarding the morphometrics of the shoots (shoot length, culm diameter, leaf area per shoot), standing crop and the trade-off between shoot length (or dry matter) and shoot density. The fact that these results were found with clones that had grown under comparable site conditions seems to suggest a genotypic determination of these characteristics.

A strong influence of the environment on the growth of the reed could also be deserved. In general, the conditions for growth were better in water than ashore. The highest standing crops of the individual reed clones were reached in water (between 0.7 and 2.1 kg drymatter pro m²), while the values ashore were lower (between 0.6 and 1.0 kg/m²).

Although the reed clones at their original sites were clearly different in the nitrogen content of shoots, no differences were observed on the experimental fields. In contrast, the N-values of each clone were higher in water than ashore. This suggests that the nitrogen content of the shoots depends primarily on the nitrogen availability at the specific site.

The results overall suggest that reed clones could exhibit genetically determined differences in various characteristics. A possible practical use to increase the efficiency of further reed plantations is discussed.

Keywords: reed plantation, shore restoration, morphometric, nitrogen content , standing crop, genotypic variations

 

Sichtbare Unterschiede zwischen einzelnen Schilfklonen nach Anpflanzung an einem gemeinsamen Standort

Klone SEDDIN1, HAVEL3.1, MÜGG-klein, SEDDIN3, RIES1, SEDDIN2 (von links nach rechts) im August 2000 auf Feld 6 (Havel); Pflanzdesign und Lage der Pflanzfelder siehe 2. Material und Methoden

 

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Tabellen

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01.10.2004