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

Zusammenfassung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, herauszufinden, ob sich eine erhöhte atmosphärische CO₂-Konzentration auf bestimmte holzanatomische Merkmale der Rotbuche (Fagus sylvatica L.) auswirkt. Im Versuchsansatz wuchsen 11/2-jährige Jungbuchen in Mini-Gewächshäusern drei Jahre unter einer atmosphärischen CO₂-Konzentration von 350 µmol mol^-1 CO₂ und einer verdoppelten CO₂-Konzentration von 700 µmol mol^-1 CO₂ heran. Bei diesen Versuchspflanzen wurden neben der Jahrringbreite zusätzlich die Gefäßflächen und Gefäßdurchmesser (radial und tangential), sowie die Gefäßdichte (Anzahl / mm²) an zwei unterschiedlichen Stellen (Früh- und Spätholzbereich) im Jahrring ermittelt.

Die Gefäße der Buchen waren im Frühholz nach Wachstum unter verdoppelter CO₂Konzentration gegenüber den Kontrollpflanzen (350 µmol mol^-1) in allen vier Wuchsjahren größer. Im Spätholz waren sie nur im vierten Jahr größer, während im zweiten und dritten Jahr die Gefäße der niedrigen CO₂-Variante größer waren. Im ersten Jahr unterschieden sich die Gefäßflächen der beiden CO₂-Varianten überhaupt nicht. Bei den Bäumen der Kontrollpflanzen waren die Spätholz-Gefäße stets größer als die Frühholz-Gefäße. Bei den Bäumen, die der erhöhten CO₂-Konzentration ausgesetzt waren, wurden außer im dritten Jahr ebenfalls größere Spätholz-Gefäße gefunden.

Ein Vergleich der Gefäßflächen, die im gleichen Jahr in verschiedenen Stammhöhen gebildet wurden, zeigte, dass bei den Kontrollpflanzen die Frühholz-Gefäßfläche von der Sprossbasis bis zur Sprossspitze hin kontinuierlich abnahm. Auch bei der hohen CO₂-Variante waren die Frühholz-Gefäße an der Sprossspitze kleiner als an der Sprossbasis. Die Gefäße der mit 700 µmol mol^-1 behandelten Bäume waren in allen vier Stammhöhen größer als die der niedrigen CO₂-Variante. Im Spätholz bildeten die Kontrollpflanzen in den beiden mittleren Stammabschnitten (Stamm 3 und 2, vgl. Abb. 14, 5. 26) größere Gefäße aus als an der Stammbasis bzw. der Stammspitze. Die Bäume der hohen CO₂-Variante bildeten dagegen die größten Gefäße in den beiden jüngsten, also den oberen Stammabschnitten aus.

Die radialen Gefäßdurchmesser waren sowohl bei den Kontrollpflanzen als auch bei der hohen CO₂-Variante stets größer als die tangentialen Gefäßdurchmesser. Die Gefäße hatten folglich eine radial-ovale Form. Die radialen Gefäßdurchmesser der Frühholz-Gefäße der hohen CO₂-Variante waren ab dem zweiten Jahr signifikant größer als die der niedrigen CO₂-Variante. Die tangentialen Gefäßdurchmesser im Frühholz der hohen CO₂-Variante waren in allen Jahren größer als die der Kontrollpflanzen. Sowohl die radialen als auch die tangentialen Gefäßdurchmesser der Spätholz-Gefäße waren bei der hohen CO₂-Variante nur im vierten Jahr größer.

Die Gefäßdichten waren bei beiden CO₂-Varianten im Frühholz größer als im Spätholz. Im Frühholz wiesen die Bäume der niedrigen CO₂-Variante in den beiden letzten Jahren eine im Vergleich zu den ersten beiden Jahren geringere Gefäßdichte auf, während sich die Gefäßdichten der hohen CO₂-Variante in den verschiedenen Jahren nicht voneinander unterschieden. Im Spätholz wurden bei beiden CO₂-Varianten keine Unterschiede bezüglich der Gefäßdichten zwischen den Jahren gefunden. Sowohl im Frühholz als auch im Spätholz unterschieden sich die Gefäßdichten der Kontrollpflanzen nicht von denen der mit 700 µmol mol^-1 behandelten Bäume.

Die Jahrringe der hohen CO₂-Variante waren nur im vierten Jahr signifikant breiter als die der Kontrollpflanzen. In den übrigen drei Jahren unterschieden sich die Jahrringbreiten der beiden CO₂-Varianten nicht. Dabei bildeten die unter erhöhter CO₂-Konzentration gewachsenen Bäume im ersten und vierten Jahr breitere Jahrringe aus, während bei den Kontrollpflanzen im ersten und dritten Jahr die breitesten Jahrringe vorgefunden wurden.

Die Gefäßfläche war bei beiden CO₂-Varianten weder im Frühholz noch im Spätholz abhängig von der Jahrringbreite. Ebenso konnte keine Korrelation zwischen der Gefäßdichte und der Jahrringbreite bei beiden CO₂-Varianten für das Frühholz nachgewiesen werden. Lediglich im Spätholz zeigten beide CO₂-Varianten eine geringe Tendenz zur Abhängigkeit der Gefäßdichte von der Jahrringbreite. Es wurden dabei umso weniger Gefäße pro Flächeneinheit gebildet, je breiter der Jahrring war.

Die Ergebnisse der Arbeit belegen, dass die Buche (Fagus sylvatica L.) auf eine steigende CO₂-Konzentration mit Veränderungen in der anatomischen Struktur reagiert. Dabei werden vor allem größere Gefäße ausgebildet. Bezüglich der Form der Gefäße (Gefäßdurchmesser konnte jedoch kein CO₂-Effekt festgestellt werden. Auch die Anzahl der im Jahrring gebildeten Gefäße ist von einer höheren CO₂-Konzentration unabhängig. Da die Rotbuche auf eine gesteigerte CO₂-Konzentration bekanntermaßen auch mit einem vermehrten Wachstum reagiert, könnte sie durch die gleichzeitige Ausbildung größerer Gefäße ihre Wasserversorgungsleistung innerhalb der Pflanze an diesen Zustand anpassen und somit von der steigenden CO₂-Konzentration profitieren.