Bäume erhöhen bei CO2-Anstieg und Trockenheit die Effizienz der Wassernutzung in globalen Wäldern. Ein internationales Forscher*innenteam mit BOKU-Beteiligung weist Auswirkungen des Klimawandels auf die Wassernutzungseffizienz von Pflanzen nach.
Bäume reagieren auf Klimabedingungen
Bäume sind in der Lage auf die steigende CO2-Konzentration und trockenere Klimabedingungen mit einer Veränderung der Wassernutzungseffizienz zu reagieren. Das hat eine Untersuchung einer Forscher*innengruppe aus Australien, den Vereinigten Staaten und Österreich zum ersten Mal gezeigt. Die Wassernutzungseffizienz (water use efficiency, WUE) ist das Verhältnis von Photosyntheseleistung und Wasserverbrauch – und schwierig zu erforschen. Man braucht aufwändige Instrumente zur Messung von Verdunstung, Saftfluss und Photosynthese, was bei großen Pflanzen wie Bäumen besonders schwierig und damit kostspielig ist.
Ein Blick in das Innere der Bäume
„Wir haben bei unseren Untersuchungen auf das natürliche Archiv von Bäumen zurückgegriffen, die Jahresringe. Damit konnten wir die Wassernutzungseffizienz der vergangenen 100 Jahre rekonstruieren“, so Mathias Neumann vom Institut für Waldbau an der Universität für Bodenkultur Wien. Die Wissenschaftler*innen habe sich dafür einen wenig bekannten Mechanismus zu Nutze gemacht: die Diskriminierung von schweren Kohlenstoffisotopen in der Photosynthese.
Bei der Photosynthese gelangt CO2 durch die Spaltöffnungen der Blätter und Nadeln in das Innere der Pflanze. Der Kohlenstoff C kommt in der Natur in den unterschiedlichen Varianten 12C und 13C vor. CO2, das die größere 13C-Variante enthält, wird von Pflanzen nur ungern in der Photosynthese verwendet (sogenannte Diskriminierung). Wenn die Spaltöffnungen z.B. aufgrund von Hitze oder Trockenheit geschlossen sind und der Gasaustausch dadurch stark herabgesetzt ist, beginnt die Pflanze auch 13C in Biomasse einzulagern. Da bei geschlossenen Spaltöffnungen weniger Wasser verdunstet, kann aus dem 13C-Anteil, der in den Jahrringen gespeichert ist, auf die Wassernutzungseffizienz rückblickend geschlossen werden.
„Unsere Auswertungen zeigen, dass steigende CO2-Konzentration und mehr Trockenheit die Effizienz der Wassernutzung in Pflanzen steigern kann“, so Neumann, „somit können Bäume mehr Biomasse produzieren oder das verfügbare Wasser effizienter ausnutzen.“ Die Jahresringdaten zeigen jedoch auch die Grenzen dieses positiven Effektes: „Im Vergleich zur ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hat der Anstieg der Wassernutzungseffizienz in den vergangenen drei Jahrzehnten deutlich um rund ein Drittel abgenommen.“
Der vollständige Artikel dazu ist aktuell im Fachblatt „Nature Communications“ erschienen:
https://www.nature.com/ncomms/
Kontakt
DI Dr. Mathias Neumann
Universität für Bodenkultur Wien
Institut für Waldbau
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Telefon: 01 47654 91328
(GZ)
Quelle: Universität f. Bodenkultur
Foto: Gippel, Kernhof (c) life-sicence
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Der Beitrag CO2-Anstieg und Trockenheit führen zu geänderter Wassernutzung bei Bäumen erschien zuerst auf Jobbörse und Netzwerk für Naturwissenschaftler /-innen.
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