Pflanzen gehalten ex situ Sammlungen wie Botanische Gärten und Arboreta können Material für die ökologische Wiederherstellung liefern und gleichzeitig Arten vor dem Aussterben im Falle des Verlusts von Lebensräumen schützen. Für das langfristige Überleben der Arten ist es notwendig, dies sicherzustellen ex situ Sammlungen bewahren einen hohen Prozentsatz der gesamten genetischen Vielfalt jeder bedrohten Art. Während Samenbanken dieses Ziel unterstützen können, bleiben viele Samen, insbesondere aus den Tropen, unter der für die Bank notwendigen Dehydrierung nicht lebensfähig. Da lebende Sammlungen Platz- und Finanzierungsbeschränkungen haben, ist es wertvoll zu wissen, wie viele Individuen eines bestimmten Taxons gesammelt werden müssen, um sie effizient zu erreichen Ziele der genetischen Vielfalt, sowie zu wissen, ob nahe verwandte Arten, wie z. B. solche derselben Gattung, ähnliche Anforderungen haben, wodurch der Umfang der erforderlichen genetischen Studien verringert wird.

In neuer Forschung veröffentlicht in Proceedings of the Royal Society B, untersuchten Hauptautor Sean Hoban vom Morton Arboretum und Kollegen die Frage, wie viele Individuen erforderlich sind, um einen bestimmten Prozentsatz von zu schützen genetische Vielfalt bei ex situ produktauswahl. Die Forscher untersuchten 11 Taxa verholzter Stauden aus fünf Gattungen, die alle bedroht sind und nicht in eine Samenbank gebracht werden können. Sie ermittelten zunächst, wie viel genetische Vielfalt derzeit in Sammlungen enthalten ist, und werteten dann Datensätze von Wildpopulationen erneut aus, um abzuschätzen, wie viel Vielfalt es gibt könnte für eine bestimmte Sammlungsgröße erfasst werden. Aus diesen Ergebnissen konnten die Autoren die minimale Sammlungsgröße berechnen, die die Erfassung von 70 % und 95 % der gesamten genetischen Vielfalt der Art ermöglichen würde.

Die Autoren fanden heraus, dass zwischen 40 % und 95 % der bestehenden genetischen Vielfalt, mit Ausnahme der seltensten Allele, in aktuellen Sammlungen jedes Taxons erhalten blieben, wobei die meisten unter den genetischen Erhaltungszielen blieben. Die Sammlungsgröße war kein perfekter Prädiktor: Einige waren bei der Erfassung der Vielfalt effizienter als andere. Überraschenderweise waren die zur Erreichung der Ziele erforderlichen Sammlungsgrößen sogar innerhalb einer bestimmten Gattung sehr unterschiedlich. Für zwei Arten in der Gattung Zamia, um beispielsweise 95% der Allele zu erfassen, waren 82 Individuen einer Art erforderlich, aber nur 44 der anderen.

Die Daten zeigten, dass die derzeitigen Sammlungen nicht so effizient sind, wie sie sein könnten. In einigen Fällen konnte mit einem verbesserten Probenentnahmedesign die doppelte genetische Vielfalt erfasst werden, ohne die Gesamtzahl der Proben zu erhöhen. Umgekehrt könnte eine kleinere Anzahl von Gesamtpflanzen, die effizient beprobt werden, die gleiche Menge an genetischer Vielfalt liefern, die derzeit vorhanden ist. Die Tatsache, dass bei artverwandten Arten nicht von der gleichen Mindestsammlungsgröße ausgegangen werden kann, weist auf einen großen Bedarf an genetischen Untersuchungen hin. In Fällen, in denen Informationen zur Genetik und Demografie einer Art fehlen, schätzen die Autoren, dass bei einer zufälligen Stichprobe zwischen 30 und 200 Individuen benötigt werden.

„Über Jahrhunderte haben Gärten einfach versucht, so viele Arten wie möglich zu bekommen, mit nur einem oder wenigen Exemplaren pro Art. Oft erhielten sie Exemplare über Samen aus einem anderen Garten, der keine zusätzliche neue genetische Vielfalt bewahrte“, erklärt Hoban*. „Es gibt jetzt einige grundlegende Regeln für bewährte Verfahren zur Erhaltung der genetischen Vielfalt, [zum Beispiel] Proben von Saatgut von 50 Pflanzen in einer Population oder Proben von mindestens fünf Populationen, wie von der empfohlen Zentrum für Pflanzenschutz"

Dennoch sind die meisten Sammlungen mit Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl einzelner Pflanzen konfrontiert, die sie unterstützen können. „Für einzelne Gärten ist Platz ein großes Problem. Die meisten Gärten, die alleine handeln, würden es als schwierig empfinden, Empfehlungen von mehr als 100 Bäumen für eine einzelne Art, geschweige denn mehrere, vollständig umzusetzen“, sagt Hoban und erklärt, dass ein Garten möglicherweise wählen muss, ob er eine große Anzahl von nur wenigen Arten oder nur eine halten möchte wenige Exemplare vieler verschiedener Arten. „Dies ist ein Antrieb hinter unserer Arbeit – effiziente Raumnutzung zur Maximierung des Erhaltungswerts in botanischen Gartensammlungen. Diese Einschränkung auf der Ebene der einzelnen Gärten unterstreicht die Notwendigkeit der Koordination zwischen den Gärten, um sicherzustellen, dass wir als Kollektiv die meisten Arten mit einer großen Anzahl von Exemplaren halten. Weltweit gibt es über 3000 botanische Gärten, und gemeinsam haben wir den Platz und das Fachwissen, um die Empfehlungen zu erfüllen.“

Diese Koordination zwischen den Gärten, die Hoban als Metasammlung bezeichnet, ist ein wichtiger Schutz gegen den Verlust einzelner Exemplare. „Die Verteilung des Risikos auf Standorte ist von entscheidender Bedeutung. Viele Gärten haben in den letzten Jahren Schäden durch Hurrikane, Brände, Überschwemmungen und neue Schädlinge erlitten, zusätzlich zu den normalen Verlusten aufgrund von Alter und Unfällen. Obwohl viele Menschen Bäume in einem Garten als „permanent“ betrachten, sind sie in Wirklichkeit ziemlich vergänglich. Und, Metasammlungen überwinden schnell die Platzbeschränkungen einer einzelnen Landsite. Metasammlungen erfassen die genetische Vielfalt besser als Einzelgartensammlungen. Gärten müssen zusammenarbeiten!“ sagt Hoban. „Wir befinden uns in einer Übergangszeit, mit mehr Bewusstsein und Maßnahmen für bewährte Verfahren zur Generhaltung in Gärten als vor 10 bis 20 Jahren. Dennoch dauert der Übergang sowohl innerhalb der Gärten als auch zwischen Gärten, die auf koordinierte Weise zusammenarbeiten, um die biologische Vielfalt zu schützen.“

*Diese Zitate wurden auch von den Co-Autoren Seana Walsh (National Tropical Botanic Garden), Patrick Griffith (Montgomery Botanical Center), Murphy Westwood (Morton Arboretum), Matt Lobdell (Morton Arboretum) und Michael Dosmann (Arnold Arboretum, Harvard) verfasst. .