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Fach Botanik - Klimawandel und Vegetation -
PD Dr. Manfred Forstreuter

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung einer langfristig erhöhten CO₂-Konzentration und der Einfluss der Temperatur auf die Stammatmung juveniler Rotbuchen (Fagus sylvatica L.) untersucht. An Buchenbeständen, die in der dritten Vegetationsperiode bei atmosphärischem (350 µmol mol^-1 und erhöhtem (700 µmol mol^-1 CO₂-Niveau in nach den Außenbedingungen klimatisierten Mini-Gewächshäusern wachsen, wurden zu vier Messzeitpunkten vor und während der Vegetationsperiode Atmungsmessungen an basalen Stammabschnitten mit Hilfe einer Apparatur der Fa. Walz (Typ HCM-1000) vorgenommen. Ferner wurde die respiratorische CO₂-Abgabe bei sieben Temperaturstufen in einem Intervall von 2-32 °C an Buchen aus atmosphärischer CO₂-Konzentration erhoben.
Die Stammatmung junger Rotbuchen ist nicht von der CO₂-Konzentration abhängig, unter der die Pflanzen wachsen. Die temperaturnormierte Gesamtatmung bei 15 °C unterscheidet sich an drei der vier Messzeitpunkte nicht signifikant zwischen den CO₂-Aufzuchtbedingungen. Eine langfristige CO₂-Wirkung auf die Stammatmung konnte damit nicht festgestellt werden. Die prognostizierte Erhöhung der atmosphärischen CO₂-Konzentration scheint weder Einfluss auf die Erhaltungs- noch auf die Wachstumsatmungskomponente der Stammrespiration von Buchen zu haben.
Die Stammatmung ist exponentiell von der Temperatur abhängig. Bei einer Temperaturerhöhung um 10 °C steigt die Atmungsrate im gemessenen Intervall von 2-32 °C um einen Q₁₀ von 1,75. Die respiratorischen CO₂-Verluste von Buchen könnten daher bei einer globalen Erwärmung infolge eines atmosphärischen CO₂-Anstiegs zunehmen. Eine Zunahme der atmosphärischen CO₂-Konzentration könnte die Atmung somit über höhere Temperaturen beeinflussen.
Die temperaturnormierte Gesamtatmung bei 15 °C ist während und unmittelbar nach dem Blattaustrieb etwa genauso groß wie vor dem Öffnen der Blattknospen. Dies deutet darauf hin, dass die phänologischen Veränderungen sommergrüner Gehölze im Frühling nur geringen Einfluss auf die Höhe der Stammatmung haben. Während des Stammdickenwachstums im Juli ist die Gesamtatmung bei 15 °C bis zu 5-mal höher als im Frühling. Dies ist Folge der respiratorischen Kosten des Stammwachstums. Saisonale Unterschiede der Stammatmung scheinen daher - abgesehen von Schwankungen der Atmung mit der saisonalen Temperaturschwankung - ganz wesentlich auf den jahreszeitlichen Zyklus des Stammdickenwachstums sommergrüner Gehölzpflanzen zurückzuführen zu sein. Die für Bildung und Wachstum neuer Zellen notwendige Wachstumsatmung beträgt 0,43 g CO₂ (g Trockenmasse)^-1 bei atmosphärischem und 0,37 g CO₂ g^-1 bei erhöhtem CO₂-Niveau. Für die Erhaltungsatmung bei 15 °C werden 0,74 * 10^-3 bzw. 0,70 * 10^-3 g d^-1 g^-1 aufgewendet. Signifikante Unterschiede zwischen den CO₂-Aufzuchtbedingungen liegen nicht vor. Von Ende Mai bis Mitte Juli, in der Periode des Stammdickenwachstums, macht die Wachstumsatmung 70% an der Gesamtrespiration aus, die übrigen 30% repräsentieren die Kosten für die Erhaltung des lebenden Gewebes. Die Wachstumsatmungskomponente ist linear abhängig vom Stammvolumenzuwachs, die Erhaltungsatmung lässt sich beschreiben als lineare Funktion des Stammvolumens.
Die Stammatmung dominanter und unterdrückter Bäume unterscheidet sich sehr deutlich voneinander. Dies gilt sowohl für den Buchenbestand, der unter atmosphärischer CO₂-Konzentration (350 µmol mol^-1) gedeiht, als auch für die Buchen, die unter erhöhtem CO₂ (700 µmol mol^-1) wachsen. Die Unterschiede der Stammatmung zwischen dominanten und unterdrückten Individuen sind auf Differenzen der Wachstumsatmungskomponente zurückzuführen. Die Atmungsrate ist während der Wachstumsperiode im Juli bei dominanten Buchen, die ihre Nachbarn im Bestand übergipfeln und beschatten, im Mittel um den Faktor 4 bis 5 höher als bei unterdrückten Bäumen. Die Erhaltungsatmung dominanter und unterdrückter Buchen unterscheidet sich dagegen nicht signifikant. Die Wachstumsatmung und die Holzproduktion von Bäumen scheinen daher entscheidend von der Konkurrenzposition des Individuums im Bestand um die Photosyntheseressource Licht abhängig sein.