The chemical elicitor methyl jasmonate (MeJA) could replace insecticides in Europe and Asia for protection of young conifers against the pine weevil (Hylobius abietis). This thesis mainly focuses on the effects of MeJA treatment on chemical defenses of conifers from seedling batches with documented field resistance. Tissues of three pine species and one spruce species, with various treatments, were here extracted in hexane, whereafter volatile contents of tissues were separated and analyzed by 2D GC-MS. Induced responses of seedlings of Maritime pine (Pinus pinaster) and Monterey pine (Pinus radiata) to the folivore pine processionary (Thaumetopoea pityocampa), and the phloem-feeder H. abietis, have been studied. Amounts of mono- and sesqui-terpenes (and also non-volatile resin) in conifer tissues (needles and phloem) were less induced by T. pityocampa than by H. abietis. The MeJA-treated seedlings of Scots pine (Pinus sylvestris) changed their composition of phloem monoterpenes (induction of (-)-β-pinene), and were better protected in field than the seedlings of Norway spruce (Picea abies), which increased their total amounts of monoterpenes. Orientation bioassays with H. abietis showed deterrent effects of (-)-β-pinene, (+)-3-carene, (-)-bornyl acetate and 1,8-cineole. Conversely, (-)-α-pinene (induced in P. abies but not in P. sylvestris) was non-deterrent. MeJA-treated seedlings fed on by H. abietis contained higher amounts of the H. abietis antifeedant 2-phenylethanol, in tissues and emissions. Phloem of control seedlings instead induced the (+)-α-pinene, which is one of the enantiomers of the H. abietis attractant α-pinene. In response to MeJA treatment, the relative amounts of the (+)-α-pinene increased in the phloem of  P. radiata, while it decreased in P. pinaster phloem. The preference of H. abietis in the field for P. radiata before P. pinaster may be explained by these changes in enantiomers of the H. abietis attractant α-pinene. / Barrträd är viktiga för skogsindustrin. I Sverige består 57% av ytan av produktiv skogsmark, och av dessa träd utgörs 80% av gran och tall. Som försvar mot insekter och sjukdomar, producerar barrträden kådämnen. För unga barrträd i Europa och Asien är snytbaggen (Hylobius abietis) en allvarlig skadegörare, som orsakar skogsnäringen stora kostnader. För att skydda små gran- och tallplantor före utplanteringen, skulle växthormonet metyljasmonat (MeJA) kunna användas. I denna avhandling har effekter av MeJA-behandling och insektsangrepp undersökts på de två viktigaste barrträden i Sverige, tall och gran (Pinus sylvestris och Picea abies) och på två arter i medelhavsområdet (Pinus radiata och Pinus pinaster). De kemiska försvarsämnena i barrträd har analyserats för att utvärdera effekterna av MeJA-behandling. Vävnader från barrträd med olika behandling har extraherats i organiska lösningsmedel och dofterna från plantorna har insamlats genom fastfas-mikroextraktion. De flyktiga ämnena har separerats och identifierats med hjälp av gaskromatografi och masspektrometri (GC-MS). Dessutom har optiskt aktiva doftämnen separerats med hjälp av en tvådimensionell GC-MS. Plantornas olika försvarsreaktioner har studerats vid angrepp av snytbaggen, som är en floemätare, och av tallfjärilslarv (Thaumetopoea pityocampa), som huvudsakligen äter barr. De lättflyktiga ämnena (mono- och seskviterpener) och de icke-flyktiga ämnena (kådsyror) ökade mer i stam och barr från angrepp av H. abietis än av T. pityocampa. Sammansättning av monoterpener ändrades i de MeJA-behandlade tallplantorna i Sverige, specifikt ökade (-)-β-pinene i stamfloemet. Tallplantorna var bättre skyddade i fält än granplantorna, där den totala mängden monoterpener ökade. (-)-β-Pinene, (+)-3-carene, (-)-bornyl acetate och 1,8-cineole visade sig ha en negativ effekt på snytbaggens orientering mot talldoft i orienteringstester. En av monoterpenerna, (-)-α-pinene, som av MeJA-behandlingen inducerats i granen, men inte i tallen, hade ingen negativ effekt på snytbaggen. MeJA-behandlade tallplantor som angripits av snytbaggen, innehöll större mängder av snytbagge-äthämmaren 2-fenyletanol, både i vävnader och i emissioner. Stam från kontrollplantor inducerade istället (+)-α-pinene, vilken är en av de optiska isomererna av snytbagge-attrahenten α-pinene. För de spanska arterna, som svar på MeJA-behandling, ökade de lättflyktigaste terpenerna i barren hos P. radiata men inte hos P. pinaster, vilken redan innehöll en hög terpenhalt. De relativa mängderna av (+)-α-pinene ökade också i stammen hos P. radiata, medan de minskade i P. pinaster. I fält väljer snytbaggen att gå till P. radiata- framför P. pinaster-plantor, vilket kan vara kopplat till de skillnader i α-pinene-isomerer, vilka här har observerats. / <p>QC 20160304</p>

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In this study, the immediate and short term (three months) effects of conservation burning have been investigated in coniferous forests in southeastern Sweden. Five tree species were investigated Picea abies (Norway spruce), Pinus sylvestris (Scots pine), Populus tremula (aspen), Betula pendula (silver birch) and Betula pubescens (downy birch), as well as ground vegetation of mosses, dwarf shrubs and ground lichens. Burning increased the proportion of live deciduous tree shoots from 51 % to 81 % and the live tree shoot size distribution of four tree species was significantly changed by fire. Fire affected the tree species differently. Three months after burning deciduous tree species exhibited strong sprouting, while P. sylvestris had established many seedlings, significantly increasing its share of the tree stand. P. abies lacked any visible positive response to burning and its number of live shoots decreased by 83 %. Mineral soil was exposed on only the moss vegetation and covered just 4 % of the studied plot area. The initial vegetation response to fire was negative, but significant dwarf shrub recovery was detected three months after burning.

The aim of this study was to propose a non-destructive method for measuring Pinus sylvestris seedlings, to determine whether water stress would be evident in laboratory spectra of pines, to compare whether the response of pines would differ by ecotype, and to investigate whether two ecotypes of Pinus sylvestris could be distinguished using laboratory and image spectroscopy. For these purposes, hyperspectral images of seed orchards from August 2020 were processed and a three-month laboratory experiment was conducted, in which stress from water deficit was induced in two-year-old pine seedlings from the upland and hilly ecotypes. Spectral data were analysed using mixed statistical models, analysis of variance, principal component analysis, training of supervised pixel classifiers, vegetation indices, and linear regression. Based on the analyses, it was found that water stress can be detected in severely stressed Pinus sylvestris seedlings. The most sensitive spectral bands to water content were observed in the region between 1000-2500 nm. The initial response to water stress did not differ by ecotype, but a faster recovery was observed at the upland ecotype after the period of draught. The two Pinus sylvestris ecotypes were distinguished with high accuracy from both laboratory and image spectral...

Consideration of forest management at the landscape scale is essential if commitments to the conservation of biodiversity are to be upheld. The ecosystem management approach, developed largely in North America, has made use of various landscape modelling tools to assist in planning for biodiversity maintenance and ecological restoration. The roles of habitat suitability models, metapopulation models, spatially explicit population models (SEPMs) and forest landscape dynamics models (FLDMs) in the planning process are discussed and a review of forest dynamics models is presented. Potential is identified for developing landscape models in the UK for both landscape restoration projects and semi-natural woodland management. Glen Affric, in northern Scotland contains a large area of native pine and birch woodland and is the subject of a long-term restoration project. A new model, GALDR (Glen Affric Landscape Dynamics Reconstruction) is introduced and is believed to be the first FLDM developed for British woodland. The theory behind the model is described in detail and preliminary results and sensitivity analyses are presented. Furthermore, GALAM (Glen Affric Lichen Abundance Model), a new SEPM for the rare epiphytic lichen Bryoria furcellata is also described. Results of simulations from the linked GALDR and GALAM models are presented which shed light on the role of landscape heterogeneity in determining the dynamics of lichen habitats and populations. It is concluded that, whilst much work will be required to develop a management-oriented decision support system from the GALDR model, the modelling process may aid researchers in the identification of knowledge gaps in ecological theory relevant to management and restoration.

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La typologie des stations forestières a été réalisée avec succès dans plusieurs petites régions écologiques de Nord-Est. Celles-ci ont toutes en commun d'avoir conservé des forêts dans leur ensemble très "naturelles". Le but essentiel de cette étude est la définition des stations forestières en milieu fortement artificialisé. Le massif de Haguenau (Bas-Rhin) a subi en effet une forte pression anthropique, traduite surtout par l'extension récente du pin sylvestre, accompagnée d'une intensification de la sylviculture: coupes à blanc, labour à la régénération, plantation d'un sous-étage de hêtre. Il nous fallait donc: - déterminer si l'enrésinement permet encore la définition des types stationnels et dans quelle mesure il modifie les types de station préexistants - à partir de cette typologie, étudier la place à impartir aux différentes essences sur la base de leurs performances de croissance et de leur qualité technologique. La méthode employée est celle développée au niveau national pour la typologie des stations forestières françaises par l'INRA de Nancy. L'inventaire vise à établir sur une base phytosociologique les unités de végétation et leurs principales caractéristiques écologiques. Nous avons tout d'abord, à l'occasion de cette étude, apporté une contribution méthodologique sur plusieurs points: - L'existence, particulièrement nette en milieu forestier de plaine, d'unités de végétation intermédiaires entre plusieurs types nous a amené à nous placer dans un cadre conceptuel nouveau pour la typologie des stations, les ensembles valués (ou ensembles flous). Ceux-ci permettent de quantifier l'appartenance d'un élément (relevé) à un ensemble (type de station) au sein d'un référentiel donné. L'application de ce concept dans un programme de classification automatique valuée nous a permis de distinguer les relevés centraux de nos types de station et les relevés intermédiaires entre plusieurs types. Cette théorie, susceptible d'applications à de nombreux autres domaines de l'écologie, permet d'aborder avec plus d'objectivité le problème des limites entre unités de végétation, que ce soit au niveau concret des communautés végétales ou au niveau abstrait des types de végétation. - L'analyse factorielle des correspondances, avec les variables floristiques en éléments principaux et les variables écologiques en éléments supplémentaires, reste l'outil de base de notre étude. La projection en variables supplémentaires des variables floristiques prenant en compte l'abondance-dominance nous a montré la concordance entre les optimums de présence et d'abondance-dominance pour la presque totalité des espèces. - Nous avons aussi expérimenté avec succès une procédure rapide et pratique de construction directe du tableau phytosociologique à partir des données brutes. Ces résultats s'insèrent dans une vue plus globale qui, tenant compte d'une part de la quantité croissante de données collectées lors des études phytosociologiques, d'autre part du développement constant des capacités de calcul des ordinateurs, nous pousse à expérimenter et appliquer de nouvelles procédures d'analyses automatiques des données. Nous avons ainsi défini neuf types de station regroupant, avec les types de station rares du massif, un total de vingt unités phyto-écologiques. Ces unités s'articulent autour de trois pôles: les aunaies-frênaies de l'Alno-Padion (1 type de station), les chênaies du Carpinion (4 types de station), les pineraies du Quercion (4 types de station). La division entre Alno-Padion et Carpinion d'une part et Quercion d'autre part, correspond relativement bien à la division géologique du massif entre substrats marneux oligocènes et loessiques d'une part et sableux d'autre part. Ces neuf types de station, parfaitement révélés par leur flore, s'ordonnent selon un gradient de richesse chimique du milieu. Mais l'hydromorphie nous a amené à distinguer au sein du Quercion des variantes sèche et fraîche dans chaque type de station. Cette distinction a soulevé deux problèmes, concernant l'un la valeur indicatrice de la végétation, l'autre l'interprétation des profils pédologiques. - La végétation ne permet pas de distinguer les variantes hydromorphes des variantes sèches. Certaines espèces, au premier rang desquelles Molinia caerulea, ne semblent pas avoir le comportement synécologique qu'on leur attribue généralement. En effet, la molinie atteint une forte fréquence de présence sur sols secs, identique ou supérieure à celle qu'elle a dans les types de station hydromorphes. Ce résultat souligne la nécessité d'études autécologiques plus poussées sur cette espèce. Nos unités ont dû alors être définies sur une base pédologique mais un autre problème s'est alors posé: - l'hydromorphie peut passer totalement inaperçue en milieu très pauvre tel celui des sables de Haguenau (appauvris en fer en particulier). Les podzols humo-ferrugineux secs décrits par certains auteurs dans le massif sont en fait des podzols hydromorphes. La distinction est importante, comme le prouvent s'il en était nécessaire les différences de productivité enregistrées dans ces différents milieux. Nous avons été amenés à suivre le niveau des nappes qui reste donc le seul critère fiable d'appréciation de l'hydromorphie. La typologie montre en tout cas qu'il a été tout à fait possible de définir des types de station indépendamment de l'enrésinement. Nos types stationnels correspondent en effet indifféremment à des faciès de chênaies, chênaies-pineraies, pineraies éventuellement naturelles ou à coup sûr artificielles. Est-ce à dire que l'enrésinement n'a aucun impact important sur le milieu haguenovien ? Notre étude n'est pas dirigée directement vers l'étude de la dynamique de la végétation, mais plusieurs constatations peuvent en être tirées. Le pin sylvestre, dont on ne peut pas garantir l'indigénat, est cependant certainement très anciennement implanté dans certaines stations, comme nous le montrent nos analyses palynologiques de sols, encore en cours actuellement. Or, sur ces stations, comme sur celles répertoriées par le service forestier local comme étant éventuellement des stations à pin sylvestre naturel (donc ayant été en tout cas régénérées avant 1871, date à laquelle les forestiers allemands ont pratiqué les premiers reboisements artificiels connus), nous avons toujours observé, en conditions drainées, des sols peu évolués de type intergrade entre les sols bruns ocreux et les sols ocres podzoliques. La podzolisation y est marquée par la seule migration de l'aluminium. Plusieurs indices (archéologiques surtout) laissent à penser que le peuplement originel était une lande ou une pineraie très claire à callune, à potentialités dégradantes plus fortes encore que le peuplement actuel. L'évolution des milieux suite à l'enrésinement ne semble donc pas prendre à Haguenau les voies de dégradation rapide constatées dans d'autres régions. Les mécanismes de la pédogénèse restent à élucider pour ce type de sol et dans cette région. L'impact de la sylviculture se manifeste cependant dans une unité de végétation particulière, les pineraies à robinier (unité n°2330) où les modifications de la flore et du milieu sont bien liées ici à l'introduction du robinier. Quelles sont les conclusions pratiques, pour la gestion forestière, de notre typologie? L'étude des potentialités sylvicoles, menée parallèlement à l'inventaire des milieux, par mesure de la hauteur dominante, de l'accroissement moyen annuel sur le rayon, du couple de torsion et, pour les chênes, de l'infradensité nous permet de préciser les aptitudes de chaque type de station. Le pin sylvestre, qui montre un accroissement constant de ses performances des milieux les plus pauvres aux plus riches et une diminution de la dureté du bois pourrait donc théoriquement être largement étendu, jusqu'au type de station 2400. Un caractère défavorable apparaît cependant dans les milieux les plus riches, l'accroissement de la proportion de bois d'aubier. Notons que sur les stations sableuses sèches (3310) la productivité tombe au plus bas, comme d'ailleurs pour toutes les autres essences. Le pin sylvestre ne constitue donc qu'un pis-aller, en l'absence d'essence permettant de mieux valoriser ces zones. Le chêne pédonculé reste la vocation des types de station n°2200 et n°2300.Il est par contre à proscrire de toutes les stations du Quercion, que ce soit sur sols secs ou hydromorphes. Seules les zones hygro-acidophiles (type de station n° 2400) peuvent lui assurer une alimentation hydrique suffisante pour égaler le chêne sessile. Au sein du Carpinion, les zones à hydromorphie temporaire et pauvres (unité 2420) sont aussi à proscrire. Le chêne sessile peut parfaitement remplacer le pin sylvestre dans les types de station 2400 et 3100. Mais il est à exclure des zones plus engorgées (types de station 2200, 2300, 2430). Son bois est presque toujours plus dur que celui du pédonculé. Notre étude des liaisons station-production et station-qualité du bois s'est trouvé confrontée à des problèmes nouveaux, tel la forte corrélation de tous les paramètres, dont la densité et le couple de torsion, avec l'âge. De façon plus générale, ces études de liaisons station-production nécessitent des connaissances et une méthodologie que les dendrométriciens classiques ne peuvent encore fournir. Il y a là un champ de recherches à explorer. La nécessité de distinguer chêne sessile et chêne pédonculé nous a conduit à étudier la morphologie des deux espèces dans une zone test du massif sensée renfermer, à côté d'individus typiques, de nombreux arbres intermédiaires. Or, une approche objective du problème, dans le cadre à nouveau des ensembles valués, nous a permis de montrer que les "hybrides" morphologiques sont en fait fort rares. L'analyse discriminante nous permet de rattacher sans erreur tous nos arbres à l'une ou l'autre des deux espèces. Cette dichotomie morphologique est-elle le reflet d'une séparation génétique? Il serait nécessaire pour répondre à cette question fondamentale de s'intéresser à des marqueurs plus directement liés à l'expression du génome. Les données bibliographiques incluses en individus supplémentaires lors des analyses floristiques, concernant les forêts, proches, de Brumath et du Herrewald, ne se séparent pas de nos types de station. Notre étude peut donc s'appliquer à l'ensemble de la petite région écologique des alluvions vosgiennes du Nord de la plaine d'Alsace que nous avons définie.

Die phytotoxisch wirkende Trichloressigsäure (TCA) wurde bis in die 1980er Jahre in Form von Natriumtrichloracetat (TCAA- Na) als Herbizid in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Mittlerweile ist die Verwendung von TCA als Herbizid aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen auf Nutzpflanzen in den meisten europäischen Ländern und vielen weiteren Staaten der Erde untersagt. Tetrachlorethen (PER) gehört zur Stoffgruppe der leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffe (LCKW) und findet weltweit hauptsächlich als Entfettungs- und Reinigungsmittel in der metallverarbeitenden sowie chemischen Industrie Anwendung. Darüber hinaus kommen Altlasten, wie z.B. die im Landkreis Bitterfeld (Sachsen- Anhalt) gelegene Deponie Grube Antonie als anthropogene Flächenquelle von PER- Emissionen in Betracht. Die Grube Antonie verfügt über ein sehr großes Inventar sowohl an LCKW als auch an TCA und ist u.a. von Pioniergehölzen, wie der Birke (Betula pendula ROTH), besiedelt. PER wird unter bestimmten physikochemischen Bedingungen in der Atmosphäre zu TCA abgebaut. Darüber hinaus ist mittlerweile bekannt, daß PER nach stomatärer bzw. cuticulärer Resorption in der Blatt- bzw. Nadelmatrix von Pflanzen in Anwesenheit von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) u.a. zu phytotoxischer TCA metabolisiert werden kann. Aufgrund dieser biogenen TCA- Bildung wird PER auch in Verbindung mit neuartigen Waldschäden gebracht. Sowohl regionale als auch weltweit durchgeführte Untersuchungen zeigten, daß besonders Nadelgehölze, wie die Kiefer (Pinus sylvestris L.) z.T. hohe TCA- Gehalte in den Nadeln akkumulieren. Während in den letzten Jahren der Kenntnisstand hinsichtlich der natürlichen und anthropogenen TCA- Quellen immer mehr zunahm, ist über die schädigende Wirkung von TCA sowie ihrer Präcursoren (wie z.B. PER) auf Wild- und Forstpflanzen bisher nur wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, anhand von ökotoxikologischen Untersuchungen sowie pflanzenphysiologischen (Chl a - Fluoreszenz), dendrologischen und biochemischen Meßmethoden zu prüfen, ob von Tetrachlorethen (PER) und dessen Metabolit Trichloressigsäure (TCA) ein phytototoxisches Risiko, insbesondere für die Baumarten Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Birke (Betula pendula ROTH), ausgeht. Zur Erfüllung der Zielstellung wurden Monitoringuntersuchungen an PER/TCA- belasteten Birken, Untersuchungen zur Aufnahme, Akkumulation und Wirkung von über den Boden/Wurzel- Pfad appliziertem TCAA bei Kiefer sowie mehrjährige Untersuchungen zur PER- Applikation über den Luftpfad in Expositionskammern, zur Bildung und Akkumulation von TCA und zu PER/TCA- induzierten Wirkungen an Birken und Kiefern durchgeführt.

Abstract Adaptation through polygenic selection is a prominent feature in nature. Still, the genetic backgrounds of polygenic adaptations are often unknown. The challenges of resolving adaptive processes are related to selection being distributed over several loci with often small effect sizes. Also, even a low level of population substructure can obstruct the inference. Further, demographic factors in the history of the species, such as population size changes and range expansions leave a confounding footprint in the background genomic variation. In this thesis, polygenic adaptation was studied with Scots pine (Pinus sylvestris L.), a widespread ecologically and economically important conifer. In this thesis, timing of bud set – an adaptive polygenic trait – was studied at the level of the phenotype in a common garden study, and at the genomic level by examining the sequence and allele frequency variation patterns in bud set timing related loci, with a sampling across a latitudinal transect in Europe. An association study, combining these two levels, was carried out with a new Bayesian multipopulation method. The congruence of allozyme and nucleotide level diversity was estimated, the level of neutral genetic population structure surveyed, and a demographic background model for statistical inference of selective signals redefined. Allozyme variation seemed to correlate well with the nucleotide level variation at the between species level, but within population, at the individual allozyme coding loci, does not describe the underlying level of nucleotide variation well. Indications of recent colonization history affecting the level of differentiation between populations were seen, and the need to control for the background effects of simultaneous range expansion and adaptation shown. Lower phenotypic and additive genetic variation in timing of bud set was found in northern compared to central European populations. Signs of heterogeneity in genetic basis of this trait were also found between these areas, which could indicate different timekeeping mechanisms due to different environmental cues in the two regions. The results in this thesis are of value to the study of adaptation, but also for breeding, conservation and prediction of responses of forest trees to future climate change. / Tiivistelmä Sopeutuminen perustuu usein polygeenisiin ominaisuuksiin. Näiden ominaisuuksien geneettiset taustat ovat silti vielä pitkälti selvittämättä. Sopeutumisominaisuuksien genetiikan selvittämistä vaikeuttaa valinnan vaikutusten jakautuminen usean, usein pienivaikutuksisen lokuksen kesken. Lisäksi vähäinenkin populaatiorakenne hankaloittaa geenien tunnistamista. Myös lajin historiassa tapahtuneet demografiset muutokset, kuten populaatiokoon vaihtelut ja kolonisaatio jättävät jälkensä genomiin. Väitöskirjassani tutkin polygeenistä sopeutumista ekologisesti ja taloudellisesti tärkeän havupuulajin, metsämännyn (Pinus sylvestris L.) avulla. Väitöskirjassani tutkin metsämännyn silmunmuodostuksen ajoitusta sekä fenotyypin että sekvenssimuuntelun tasolla. Ajoitusta mitattiin eri leveysasteilta peräisin olevista eurooppalaisista populaatioista yhteiskasvatuskokeessa, ja sekvenssimuuntelua sekä alleelifrekvenssien jakautumista tutkittiin vastaavasta näytteestä. Geenikartoituskokeessa yhdistettiin nämä kaksi muuntelun tasoa hyödyntäen uutta, usean populaation tutkimiseen soveltuvaa analyysimenetelmää. Lisäksi tutkin allotsyymimuuntelun ja nukleotidimuuntelun keskinäistä tarkkuutta geneettisen diversiteetin kuvaajina, neutraalin populaatiorakenteen tasoa, sekä demografian vaikutusta metsämännyn genomissa. Allotsyymimuuntelun todettiin kuvaavan hyvin lajien välisiä diversiteettieroja. Populaation sisällä yksittäisten allotsyymien heterosygotia ei korreloinut entsyymiä koodaavan geenin muuntelun määrän kanssa. Pohjoisten populaatioiden vähäisemmät keskinäiset erot verrattuna keskieurooppalaisiin antoivat viitteitä siitä, että viimeisimmän jääkauden jälkeiset kolonisaatiotapahtumat voivat edelleen vaikuttaa populaatioiden erilaistumisasteeseen. Assosiaatiotutkimuksessa osoitettiin, kuinka tärkeää yhtäaikaisen sopeutumisen ja kolonisaation huomioiminen on sopeutumisominaisuuksien tutkimisessa. Fenotyyppinen muuntelu silmunmuodostuksen ajoituksessa oli vähäisempää pohjoisissa populaatioissa. Lisäksi löysimme merkkejä geneettisestä heterogeenisuudesta silmunmuodostuksen taustalla pohjoisten ja keskieurooppalaisten metsämäntyjen välillä, mikä voi johtua vuodenajan vaihtelun mittaamiseen käytettävien ympäristösignaalien eriytymisestä näiden alueiden välillä. Väitöskirjassani saadut tulokset hyödyttävät paitsi sopeutumistutkimusta, myös jalostus- ja luonnonsuojelututkimusta sekä ilmastonmuutoksen vaikutusten arviointia.

Die phytotoxisch wirkende Trichloressigsäure (TCA) wurde bis in die 1980er Jahre in Form von Natriumtrichloracetat (TCAA- Na) als Herbizid in der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt. Mittlerweile ist die Verwendung von TCA als Herbizid aufgrund unerwünschter Nebenwirkungen auf Nutzpflanzen in den meisten europäischen Ländern und vielen weiteren Staaten der Erde untersagt. Tetrachlorethen (PER) gehört zur Stoffgruppe der leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffe (LCKW) und findet weltweit hauptsächlich als Entfettungs- und Reinigungsmittel in der metallverarbeitenden sowie chemischen Industrie Anwendung. Darüber hinaus kommen Altlasten, wie z.B. die im Landkreis Bitterfeld (Sachsen- Anhalt) gelegene Deponie Grube Antonie als anthropogene Flächenquelle von PER- Emissionen in Betracht. Die Grube Antonie verfügt über ein sehr großes Inventar sowohl an LCKW als auch an TCA und ist u.a. von Pioniergehölzen, wie der Birke (Betula pendula ROTH), besiedelt. PER wird unter bestimmten physikochemischen Bedingungen in der Atmosphäre zu TCA abgebaut. Darüber hinaus ist mittlerweile bekannt, daß PER nach stomatärer bzw. cuticulärer Resorption in der Blatt- bzw. Nadelmatrix von Pflanzen in Anwesenheit von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) u.a. zu phytotoxischer TCA metabolisiert werden kann. Aufgrund dieser biogenen TCA- Bildung wird PER auch in Verbindung mit neuartigen Waldschäden gebracht. Sowohl regionale als auch weltweit durchgeführte Untersuchungen zeigten, daß besonders Nadelgehölze, wie die Kiefer (Pinus sylvestris L.) z.T. hohe TCA- Gehalte in den Nadeln akkumulieren. Während in den letzten Jahren der Kenntnisstand hinsichtlich der natürlichen und anthropogenen TCA- Quellen immer mehr zunahm, ist über die schädigende Wirkung von TCA sowie ihrer Präcursoren (wie z.B. PER) auf Wild- und Forstpflanzen bisher nur wenig bekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, anhand von ökotoxikologischen Untersuchungen sowie pflanzenphysiologischen (Chl a - Fluoreszenz), dendrologischen und biochemischen Meßmethoden zu prüfen, ob von Tetrachlorethen (PER) und dessen Metabolit Trichloressigsäure (TCA) ein phytototoxisches Risiko, insbesondere für die Baumarten Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Birke (Betula pendula ROTH), ausgeht. Zur Erfüllung der Zielstellung wurden Monitoringuntersuchungen an PER/TCA- belasteten Birken, Untersuchungen zur Aufnahme, Akkumulation und Wirkung von über den Boden/Wurzel- Pfad appliziertem TCAA bei Kiefer sowie mehrjährige Untersuchungen zur PER- Applikation über den Luftpfad in Expositionskammern, zur Bildung und Akkumulation von TCA und zu PER/TCA- induzierten Wirkungen an Birken und Kiefern durchgeführt.