Buchen

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Buchen

DieSchäferbuche bei Neu Dobbin,Mecklenburgs größte und ältesteRotbuche[1]

Systematik
Rosiden
Eurosiden I
Ordnung: Buchenartige(Fagales)
Familie: Buchengewächse(Fagaceae)
Unterfamilie: Fagoideae
Gattung: Buchen
Wissenschaftlicher NamederUnterfamilie
Fagoideae
K.Koch
Wissenschaftlicher NamederGattung
Fagus
L.

DieBuchen(Fagus) sind die einzigePflanzengattungder Unterfamilie derFagoideaeinnerhalb derFamiliederBuchengewächse(Fagaceae). Die etwa elf Arten besitzen eine weite Verbreitung in dengemäßigten GebietenderNordhalbkugelinNordamerikaundEurasien.[2]

Zweig mit jungen Laubblättern und Blütenständen derAmerikanischen Buche(Fagus grandifolia)

Vegetative Merkmale

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Buchen sind sommergrüneBäume,die Wuchshöhen von bis zu 40 Metern erreichen. IhreRindeist grau und glatt und zeigt nur selten im Alter eine geringeBorkenbildung,sie gehört daher zu denPeridermbäumen.Die dünn und hin- und hergebogenen Zweige besitzen eine braune Rinde. Die 1 bis 3 Zentimeter langen Knospen sind lang spindelförmig, oft spreizend, von brauner Farbe, mit zahlreichen Knospenschuppen bedeckt und silbrig behaart.

DieLaubblätterstehen wechselständig, an aufrechten Zweigen schraubig, an abstehenden sind sie mehr oder weniger zweizeilig angeordnet. Die Laubblätter sind in Blattstiel und -spreite gegliedert. Die Blattspreite ist glänzend grün, ganzrandig, leicht buchtig gezähnt, wellig gebuchtet oder fein gezähnt. DieNebenblättersind schmal und hinfällig. Bei einigen Arten kommtMarzeszenzbei den Blättern vor.

Blütenstände und Blüten

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Buchen-Arten sind einhäusig getrenntgeschlechtig (monözisch). DieBlütenstehen an jungen Zweigen und erscheinen gleichzeitig mit den Laubblättern. Die männlichen Blüten stehen in dichten, lang gestielten, hängenden Büscheln. Die männliche Einzelblüte besitzt eine vier- bis siebenspaltige Blütenhülle und acht bis sechzehnStaubblätter.Die Pollen sind mehr oder weniger kugelig, etwa 20 bis 45 Mikrometer groß und zeigen drei von Pol zu Pol verlaufende Porenfalten. Die weiblichen Blüten stehen zu zweit oder zu dritt in aufrechtenBlütenständen,sie bilden einDichasium.Die weibliche Einzelblüte besitzt eine behaarte, vier- bis sechsspaltige Blütenhülle und einen dreikammerigenFruchtknoten,auf dem dreiNarbensitzen.

AlsFrüchtewerden dreikantige, 1 bis 1,5 Zentimeter lange, glänzend kastanienbrauneNussfrüchte,dieBucheckern,gebildet. Sie sitzen zu zweien, selten zu dreien, in einem stark verholzten, außen weichstacheligen, vierklappigenFruchtbecher(Cupula). Die Bucheckern reifen im Herbst.[2][3]

Chromosomensätze

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DieChromosomengrundzahlbeträgt x = 12; es liegtDiploidievor mitChromosomenzahlenvon 2n = 24.[2]

Verbreitung und Standortansprüche

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Monokultur im Frühlingsgrün (Südmecklenburg)

Die GattungFagusist mit acht bis elf Arten vorwiegend in der nördlichengemäßigten ZoneEuropas und des westlichen Asiens (Anatolien,Kaukasus,Elburs-Gebirge), des östlichen Nordamerikas und Ostasiens verbreitet. Speziell inJapan[4]und Nordamerika kommen Buchen bis in dieSubtropenvor, in Nordamerika bis an die Grenze derTropen(nördlichstesFlorida).[5][6]Eine Art reicht bisMexiko(Hidalgo).[7]Die größte Artenvielfalt findet sich im Osten Asiens. Die Buchenarten bevorzugen ein wintermildes und sommerkühles, feuchtes ozeanischesKlima.Gebiete mit strengen Winter- und Spätfrösten und starker Trockenheit werden gemieden. In ihren südlichen Verbreitungsgebieten sind die Buchen meist auf die Gebirgslagen beschränkt (bis auf 2500 m ü. NN in der Türkei, dem Kaukasus und dem Elburs-Gebirge,[8]bis auf über 2000 m in Zentral- und Ost-China[9][10]). Im südöstlichen Bulgarien (Longoza-Wälder)[11]und des europäischen Teils der Türkei (İğneadaLongoz Nationalpark[12]), im Westen Georgiens[13]und im Südosten der Vereinigten Staaten (z. B. Nord-Florida)[5]kommen sie jedoch bis auf Meereshöhe vor.

Buchen wachsen langsamer als andere Baumarten, kommen jedoch – in dieser Hinsicht vergleichbar mit Tanne, Hainbuche und Eibe – mit verhältnismäßig wenig Sonnenlicht aus, so dass sie eine sogenannte Klimaxbaumart darstellen, die am Endpunkt einer natürlichen Waldentwicklung dominiert.[14]Buchen gelten aufgrund ihrer Eigenschaften als ökologisch wertvoll. Der früher reichhaltige europäische Buchenwaldbestand wurde im Lauf der Geschichte jedoch auf einen Bruchteil reduziert, insbesondere gibt es nur noch wenige zusammenhängende Gebiete. Inzwischen bilden übriggebliebene Buchenwaldflächen aus 18 Ländern Europas das größte serielle (nicht zusammenhängende)UNESCO-WeltnaturerbeAlte Buchenwälder und Buchenurwälder der Karpaten.[15]

Orient-Buche(Fagus orientalis)

DieErstbeschreibungdes GattungsnamensFaguserfolgte 1753 inSpecies Plantarum,2, S. 997–998.TypusartistFagus sylvaticaL.[16]Ein Synonym vonFagusL.istPhegosSt.-Lag.[7]

Fagusist die einzigeGattungder Unterfamilie Fagoideae innerhalb derFamiliederFagaceae.[17]Die früher zu den Fagoideae gerechnete Gattung derSüdbuchen(Nothofagus) wird heute in eine eigene Familie der Nothofagaceae gestellt. Nach den genetischen Daten[18]steht die GattungFagusden anderen Gattungen der Familie der Fagaceae allein alsSchwestergruppegegenüber. Die Trennung erfolgte vor über 80 Millionen Jahren.[19][20]

Die GattungFaguswird häufig in zwei informelle Untergattungen gegliedert,[21]wobei Untergattung „Engleriana “in ihrer Verbreitung auf Ostasien beschränkt ist.

Es werden etwa elfrezenteBuchenarten (Fagus) unterschieden,[7]wobei der Status einiger Sippen umstritten ist, so dass die Zahl der anerkannten Arten je nach Autoren differieren kann:

Untergattung „Fagus “(nicht gültig publiziert, entsprechend dem Regelwerk desIAPT,demInternationalen Code der Nomenklatur für Algen, Pilze und Pflanzen)

  • Fagus chieniiCheng:Unsichere Art. Bekannt ist ausschließlich dasTypusexemplar,[22]ein einzelner Baum ausPingwu,ProvinzSichuan,China. Bei Nachsuche an der Typlokalität nicht wiedergefunden. Sehr ähnlich zuFagus lucidaund vermutlichSynonymdazu.[23]
  • Kerb-Buche(Fagus crenataBlume)
  • Amerikanische Buche(Fagus grandifoliaEhrh.): Es gibt zwei geographisch getrennte Unterarten mit unterschiedlichen genetischen (Kern-DNA) Profilen:[24]
    • Fagus grandifoliaEhrh.subsp.grandifolia
    • Fagus grandifoliasubsp.mexicana(Martínez) A.E.Murray(Syn.:Fagus mexicanaMartínez)
  • Taiwan-Buche(Fagus hayataePalib. ex Hayata): Sie kommt in den südlichen chinesischen ProvinzenSichuansowieZhe gian gvor (alsFagus pashanicaC.C.Yangoder subsp.pashanica(C.C.Yang) R.Peters & J.Q.Li) und inTaiwan(subsp.hayatae).[7]Die Unterarten sind morphologisch nicht trennbar, ihre Kern-DNA[24]zeigtkryptische Artbildungan.[25]
  • Glänzende Buche(Fagus lucidaRehder & E.H.Wilson)
  • Orient-Buche(Fagus orientalisLipsky,Syn.:Fagus sylvaticasubsp.orientalis(Lipsky) Greuter & Burdet,Fagus sylvaticavar.asiaticaA.DC.,Fagus sylvaticavar.macrophyllaHohen. ex A.DC.,Fagus sieboldiivar.asiatica(A.DC.) Koehne,Fagus sieboldiivar.macrophylla(Hohen. ex A.DC.) Koehne,Fagus hohenackerianaPalib.,Fagus pyramidalisLitv.,Fagus hohenackeriPalib. ex Grossh.,Fagus orientalisvar.dentataV.V.Byalt & Firsov):[7]ParaphyletischesTaxon bestehend aus zwei oder drei morphologisch,[11]genetisch[25][26]und geographisch getrennten Arten.
  • Chinesische Buche(Fagus sinensisOliv.,Syn.:Fagus longipetiolataSeemen): Die Heimat ist China und das nördliche Vietnam.[7]
  • Rotbuche(Fagus sylvaticaL.)
  • Krim-BucheFagus×tauricaPopl.(Syn.:Fagus moesiacaK.Malý,Fagus sylvaticasubsp.moesiaca(K.Malý) Szafer) =Fagus orientalis×Fagus sylvatica.Sie kommt auf der Balkanhalbinsel und auf derKrimvor.[7]

Untergattung „Engleriana “

Art-Netzwerk der Buchen
Visualisierung der Artbeziehungen innerhalb der Verwandtschaftslinie der Buchen (GattungFagus) mittels einer phylogenetischen "Koralle" anstelle eines phylogenetischen Baums. Die Abbildung summiert die komplexen genetischen Signale im Buchen-Nucleom entsprechend der Ergebnisse von Cardoni et al. (2021)doi:10.6084/m9.figshare.11603547.v3(englische Originalversion)

Die Verwandtschaftsbeziehungen der Arten zueinander sind ausgesprochen komplex[24][27][28]und das Produkt zahlreicherSpeziations- undHybridisierungsereignissein den letzten 50 Millionen Jahren, sogenannter retikulaterEvolution.Sie stehen damit im Gegensatz zum Standardmodell derkladistischenPhylogenie,nachdem Artentstehungsprozesse vorwiegenddichotomsind und sich über einenphylogenetischen Baummodellieren lassen.[25]Die nordamerikanischen Buchen der Untergattung „Fagus “(Fagus grandifolia) haben sich bereits sehr früh von ihren eurasischen Verwandten getrennt.[28]Einige Kern-Gene[24]deuten auf eine zeitlich spätereIntrogressionvon nordamerikanischen in europäische Buchen hin, sowie auf einen längeren Kontakt mit den Vorfahren der Untergattung „Engleriana “.[25]NichtkodierendenukleäreGenregionen, der Fossilbefund und ihre morphologische Ähnlichkeit legen einen gemeinsamen Ursprung der europäischen und westasiatischen Rot- und Orientbuchen (Fagus sylvaticai. w. S.) und der japanischen Kerb-Buche (Fagus crenata) nahe.[25][27][28]Letztere zeigt darüber hinaus hohe genetische Ähnlichkeiten zu den anderen ostasiatischen Arten der Untergattung „Fagus “[24]und es liegt nahe, dass es in der Vergangenheit zu Kreuzungen kam. Deren Beziehungen zueinander sind ebenfalls retikulat: Chinesische (Fagus longipetiolata) und Taiwan-Buche (Fagus hayataei. w. S.) sind vermutlich Schwesterarten,[29]wobei die kontinental-chinesische Unterart der Taiwan-Buche (Fagus pashanica) genetisch näher den anderen ostasiatischen Arten ist.[25]Gemein ist beiden Arten ein ausgesprochener Dimorphismus in den nicht-kodierenden Abschnitten derribosomalen DNA,der sogenannten ITS Region, ein Anzeichen für eine frühere Hybridisierung bzw.Allopolyploidisierung.[29]Die Glänzende Buche (Fagus lucida) hat einzigartige morphologische Merkmale, die sich bis auf Miozäne Fossilien Zentral-Asiens (Altai) zurückverfolgen lassen (Fagus altaensisKornilova & Rajushkina)[27]und steht genetisch der japanischenFagus crenataam nächsten, teilt sich aber abgeleitete, exklusive Genvarianten mit der (heute) sympatrisch vorkommendenFagus longipetiolata(Hybridisierung durch sekundären Kontakt).[24][25]Die west-eurasischen Buchen, Rot- und Orientbuchen, gehen auf einen (oder mehrere) gemeinsamen Vorfahren zurück (ausgestorbene Art/ArtkomplexFagus castaneifolia), der im Oligozän eine Verbreitung von Zentral-Asien bis nach Europa hatte.[27][30]Dabei zeigen die genetischen Daten, dass sich zumindest die iranischen Populationen der Orient-Buche („östliche “Fagus orientalis) schon vor der Artbildung im Westen abgespaltet hatten.[25]Die finale Trennung zwischen Rotbuche i. e. S.,Fagus sylvatica,und ihrer Schwesterart, der „westlichen “Fagus orientalis,fand im frühenPleistozän,vor etwa 1,2 Millionen Jahren, statt.[31]Für die Arten der Untergattung „Engleriana “wird ein hybrider Ursprung angenommen undGenflussbis in die jüngste Zeit, da ihre nukleären Genregionen[24][25][29]einen ausgeprägten Polymorphismus (Paraloge) zeigen, der sich nur bedingt nach Arten trennt.

Darüber hinaus sind die Genome derChloroplasten(dasPlastom) bei Buchen nicht nach Arten oder Untergattungen sortiert, sondern primär nach ihrer geographischen Herkunft.[32]Dies gilt generell für die gesamte Familie der Fagaceae.[20]

Abgrenzung von ähnlich benannten Gattungen

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Die Gattung derHainbuchenoder Weißbuchen (Carpinus) ist den Buchen auf den ersten Blick ähnlich, gehört aber zur Familie derBirkengewächse(Betulaceae).

Auch die Gattung derHopfenbuchen(Ostrya), die den Hainbuchen ähnlich ist, gehört zur Familie der Birkengewächse (Betulaceae).

Die Gattung derScheinbuchen(Nothofagus), die den Buchen im Aussehen auch ähnelt, ist ausschließlich in der südlichen Hemisphäre heimisch und gehört zur Familie derScheinbuchengewächse(Nothofagaceae).

Während manche Arten wie Kerb-Buche oder Japanische Buche in derForstwirtschafteine untergeordnete Rolle spielen, ist die in Mitteleuropa heimische Rotbuche ein wichtiger Holzlieferant. DasBuchenholzist in Deutschland mit einemEinschlagvon jährlich etwa 7 Millionen Festmetern (ca. 1/6 des Gesamtholzeinschlages in Deutschland) eines der bedeutendsten Laubhölzer als Nutz- undIndustrieholz.[33]Buchenholz ist auch ein erstklassigesBrennholz,da es lange, hell, heiß und ruhig brennt; daher ist es teurer als die meisten anderen Brennhölzer.

Holzeigenschaften (Werte nach DIN 68364): Elastizitätsmodul14.000 N/mm², Druckfestigkeit60 N/mm², Zugfestigkeit135 N/mm², Biegefestigkeit120 N/mm², Bruchschlagarbeit100 kJ/m², Brinellhärtelängs 65, quer 37–41 N/mm²

EinigeSortenwerden in Parks, Alleen und Gärten alsZiergehölzeverwendet. In Japan wird die Kerb-Buche alsBonsaigezogen.

Ein etwa 3 Millionen Jahre altesfossilesLaubblatt einer Buche (Fagus pliocenicaSaporta,1873) aus einerFormationdes späten Tertiär (Piacenzium,mittleresPliozän) von Frankreich.

Anhand des Fossilbefunds und durch Abschätzungen mittels der Methode dermolekularen Uhrkann der Ursprung der Buchen bis in dieKreide,vermutlich insCampanium,zurückgeführt werden.[19][28]Frühe fossile Funde stammen aus demDaniumGrönlands (Diskobucht), einer Untereinheit desPaläozäns,und dem Paläozän Nordost-Sibiriensund derKamtschatka-Halbinsel.[19][34]Zusammen mitmiozänenFunden von der Insel Island[35]zeigen sie eine weit nördliche Verbreitung im Tertiär, weit jenseits der heutigen nördlichen Verbreitungsgrenze. Die älteste Aufspaltung in die Untergattungen „Fagus “und die rein ostasiatische „Engleriana “, vermutlich im frühenEozänvor etwa 53 Millionen Jahren, lassen eine Herkunft der rezenten Linie aus der nordpazifischen Region, entweder dem westlichen Nordamerika oder aus Nordostasien wahrscheinlich erscheinen. Fossil erhalten sind, neben dem charakteristischen Pollen, auch Laubblätter und Früchte sowie Fruchtbecher, so bereits bei der ältesten direkt fossil nachgewiesenen Art,Fagus langevinii† aus dem frühen Eozän vonBritish Columbia(Kanada;McAbee Fossil Beds).[19][36]Im westlichen Eurasien wird eine weit verbreitete Art,Fagus castaneifolia†, bis ins mittlere Miozän als einzige Art gefunden. Bereits imOligozänund dann vor allem im Miozän waren Buchen, nebenFagus castaneifoliavor allemFagus haidingerii†, im Flachland auch in Deutschland (z. B.CospudenundBorna-Ost,Sachsen; alsFagus saxonica† beschrieben) und Österreich (Linz,Lintsching imSalzburger Land,Steiermark) weit verbreitet[30]und gehörten zu den dominanten Waldbaumarten.[37]

Der Fossilbefund wurde 2004 umfassend revidiert.[30]Hinzu kommen einige später beschriebene Funde und Arten.[34][38][39][40]Die folgenden ausgestorbenen Arten können unterschieden werden und sind zum Teil stammesgeschichtlich(phylogenetisch) eingeordnet worden:[27]

  • Fagus altaensisKornilova & Rajushkina:Altai, Zentral-Asien; Miozän. Möglicher Vorläufer vonFagus lucida.
  • Fagus antipofiiHeer:Primorje,Nordostasien; Oligozän.
  • Fagus castaneifoliaUnger:Westliches Europa bis Zentral-Asien; Oligozän bis Miozän. „Kontinental-eurasische “Linie, Vorläufer vonFagus haidingeri.Zu denSynonymengehören:
    • Fagus pristinaSaporta
    • Fagus saxonicaKvacek & Walther
  • Fagus chankaicaT.Alexeenko:Primorje, Nordostasien; Miozän. Ausgestorbene „Pazifische “Linie mit Verbindung zur heutigen ost-nordamerikanischenFagus grandifolia.
  • Fagus evenensisA.Chelebaeva:Kamschatka undSachalin,Nordostasien; Oligozän bis Miozän. Ältester Vertreter der Untergattung „Engleriana “.
  • Fagus floriniiHuzioka & Takahashi:Liaoning,Korea-Halbinsel undHonshu,Nordostasien; Oligozän bisPliozän.Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus friedrichiiGrímsson & Denk:disjunktinAlaskaund Island, Subarktis. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus galbanifoliaGuo:Jilin,Nordostasien. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus gussoniiA.Massalongo:disjunkt in Island und derMittelmeerregion(Spanien,Italien,Griechenland), Miozän. Untergattung „Fagus “ohne klare Affinität, auf Grund ihrer räumlichen und zeitlichen Verbreitung bietet sichFagus gussoniials biologischer Vektor an, über den nordamerikanisches Genmaterial in den europäischen Genpool einfließen konnte.[25]
  • Fagus haidingeriKováts:weitverbreitet in Europa (Frankreich bis Ukraine), Kleinasien und dem Nordkaukasus, westliches Eurasien; Miozän bis Pleistozän. Vorläufer aller west-eurasiatischen Buchen (Fagus sylvaticaundFagus orientalisArten); der Übergang sowohl zu den westlichenFagus castaneifolia(Vorfahren) als auch den heutigen Arten (Nachfahren) war fließend. Zu den Synonymen gehören:
    • Fagus kraeuseliiKvacek & Walther
    • Fagus pliocenicaSaporta
  • Fagus kitamiensisTanai:Hokkaido, Nordostasien; Oligozän. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus koraicaHuzioka:Primorje, Nordostasien; Oligozän.
  • Fagus langeviniiManchester & R.M.Dillhoff:British Columbia, westliches Nordamerika. Älteste moderne Buche (Blätter, Früchte, Pollen), aber noch undifferenziert (Stamm-Linie)
  • Fagus microcarpaMiki:Honshu, Nordostasien; Pliozän bis Pleistozän. Letzter Vertreter der ausgestorbenen „Pazifische “Linie.
  • Fagus napanesisFotjanova:Kamschatka, Nordostasien; Eozän. Stamm-Linie.
  • Fagus olejnikoviiPavlyutkin:Primorje, Nordostasien; Oligozän.
  • Fagus pacificaChaney:Oregon,westliches Nordamerika. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus palaeocrenataOkutsu:Primorje, Nordostasien; Miozän.
  • Fagus palaeojaponicaTanai & Onoe:Primorje, Honshu und Hokkaido, Nordostasien; Oligozän bis Pliozän. Untergattung „Engleriana “, Vorläufer der heutigen Arten. Synonym ist:
    • Fagus protojaponicaK.Suzuki
  • Fagus protolongipetiolataHuzioka:Primorje, Korea-Halbinsel, Honshu,Japansee;Eozän bis Miozän. „Kontinental-eurasische “Linie, morphologisch kaum unterscheidbar von der heutigenFagus longipetiolata.
  • Fagus schofieldiiMindell, Stockey & Beard:British Columbia, westliches Nordamerika; Eozän. Stamm-Linie.
  • Fagus stuxbergii(Nathorst) Tanai:Jilin, Honshu, Nordostasien; Miozän bis Pliozän. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus uemuraeTanai:Primorje, Hokkaido, Nordostasien; Oligozän. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
  • Fagus uotaniiHuzioka:Primorje, Honshu, Nordostasien; Oligozän. „Kontinental-eurasische “Linie, sehr ähnlichFagus protolongipetiolata†—Fagus longipetiolata.
  • Fagus voznovicaPavlyutkin:Primorje, Nordostasien; Oligozän.
  • Fagus washoensisLaMotte(Syn.:Fagus idahoensisChaney & Axelrod):WashingtonundIdaho,westliches Nordamerika; Miozän. Ausgestorbene „Pazifische “Linie.
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  • Fagoideae innerhalb der Familie der Fagaceaebei derAPWebsite.(Abschnitt Systematik)
Commons:Buchen (Fagus)– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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