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Wälder & Klimawandel Kohlendioxid-Quelle Wald? Wie Bäume auf Trockenperioden reagieren

Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Wälder gelten als eine wichtige Senke, um einen Teil des Treibhausgases Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu binden. Bei Trockenheit drosseln Pflanzen die Photosynthese und damit die CO2-Aufnahme, verbrauchen aber weiterhin Zucker. Wälder könnten deshalb zu einer CO2-Quelle werden, wenn mit voranschreitendem Klimawandel Trockenphasen häufiger vorkommen. Eine aktuelle Studie berichtet nun, dass Wurzeln an diesem Prozess maßgeblich beteiligt sind.

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Bäume erfüllen eine wichtige Aufgabe im globalen Kohlendioxid-Kreislauf. Mit voranschreitendem Klimawandel häufiger vorkommende Trockenphasen könnten diese beeinflussen.
Bäume erfüllen eine wichtige Aufgabe im globalen Kohlendioxid-Kreislauf. Mit voranschreitendem Klimawandel häufiger vorkommende Trockenphasen könnten diese beeinflussen.
(Bild: gemeinfrei)

Neuherberg – Bäume erfüllen eine wichtige Aufgabe im globalen Kohlendioxid-Kreislauf. Das über die Photosynthese in Zucker (Kohlenhydrate) umgewandelte CO2 aus der Luft wird nur zum Teil wieder abgegeben, sodass wachsende Bäume langfristig CO2 binden.

Bei Trockenheit drosseln Pflanzen die Photosynthese und damit die CO2-Aufnahme, verbrauchen aber weiterhin Zucker. Wälder könnten deshalb ihre Senken-Funktion verlieren und zu einer CO2-Quelle werden, wenn mit voranschreitendem Klimawandel Trockenphasen häufiger vorkommen. Bisher gingen Biologen davon aus, dass Pflanzen bei Wassermangel ausschließlich deswegen weniger CO2 aufnehmen, weil sie ihre Spaltöffnungen in den Blättern schließen, um den Wasserverlust zu reduzieren.

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Wurzeln reduzieren unter Trockenstress als erstes ihre Aktivität

Ein internationales Team um Matthias Arend und Frank Hagedorn von der der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) in der Schweiz berichtet jetzt, dass Wurzeln an der Regulierung der Photosynthese beteiligt sind. Die Daten zeigen, dass Wurzeln unter Trockenstress als erstes ihre Aktivität reduzieren. Sie verbrauchen deswegen weniger Zucker. Der erzeugte Zuckerstau hemmt dann die Photosynthese in den Blättern.

Darüber hinaus zeigte der Langzeitversuch, bei dem junge Buchen über mehrere Jahre Trockenstressperioden und Wiederbewässerungsphasen ausgesetzt wurden, dass Pflanzen eine Art ökologisches Gedächtnis an die vorige Trockenperiode haben. Im Vergleich zu Kontrollen, die keine Trockenperioden erlebt hatten, nahmen die zuvor trocken gestressten Bäume deutlich mehr CO2 auf, sobald wieder genug Bodenfeuchtigkeit vorhanden war.

Ektomykorrhiza wird nach Stressereignissen bevorzugt mit Kohlenstoff versorgt

Wissenschaftler um Dr. Karin Pritsch, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie (BIOP) des Helmholtz Zentrums München, konnten einen wichtigen Beitrag zu diesem Projekt liefern, indem sie zeigten, dass nach der Wiederbewässerung der Bäume Ektomykorrhizen besonders schnell und viel Kohlenstoff aus der Photosynthese erhielten. Die Ektomykorrhiza genannte Wurzel-Pilz-Symbiose, die die Wasser- und Nährstoffaufnahme in Pflanzen regelt, wird also von der Pflanze bevorzugt mit Kohlenstoff versorgt, insbesondere nach Stressereignissen. Dadurch könnte die Pflanze die Erholung beschleunigen, indem der Zuckerstau rasch beseitigt wird und Aufnahmeorgane schnell wieder hergestellt werden.

Originalpublikation: Hagedorn F. et al. (2016): Recovery of trees from drought depends on belowground sink control. Nature Plants 2, doi:10.1038/nplants.2016.111. Link zur Publikation

(ID:44218051)