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

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Auswirkungen erhöhter CO₂-Konzentrationen auf die Rotbuche (Fagus sylvatica). An Rotbuchen aus zwei verschiedenen Versuchsansätzen wurden Wachstums-, C/N- und Kohlenhydratanalysen durchgeführt. Im ersten Versuchsansatz wuchsen wenige Wochen alte Fagus sylvatica-Keimlinge unter konstanten Bedingungen (konstante Temperatur, Photonenflussdichte und relative Luftfeuchtigkeit) in Klimakammern 30 Tage lang unter 350 und 700 µmol mol^-1 CO₂. Im zweiten Versuchsansatz wuchsen 2-1/2-jährige Fagus sylvatica in Mini-Gewächshäusern im zweiten Jahr unter 350, 450, 550 und 700 µmol mol^-1 CO₂.

Die Trockenmasse und die relative Wachstumsrate (RGR) von Fagus sylvatica -Sämlingen waren nach 30-tägigem Wachstum unter der doppelten atmosphärischen CO₂-Konzentration (700 µmol mol^-1 deutlich gegenüber den Kontrollpflanzen (350 µmol mol^-1 CO₂) erhöht. Das Wachstum der Wurzeln wurde besonders gefordert. Auch die Wachstumsparameter Sprossachsendurchmesser, Sprossachsenlänge und Wurzellänge waren bei 700 µmol mol^-1 CO₂ signifikant höher als bei den Kontrollpflanzen. Die Kotyledonen der CO₂behandelten Rotbuchen bauten weniger Reservestoffe ab als die Kotyledonen der Kontrollpflanzen, was sich in einer weniger negativen Wachstumsrate und einer erhöhten Trockenmasse ausdrückt.

Der Stärkegehalt war im Tagesdurchschnitt in Blättern von Fagus sylvatica unter der doppelten atmosphärischen Wachstumskonzentration signifikant höher als in Blättern der Kontrollpflanzen. Dies gilt sowohl für Primärblätter, als auch für Sonnen- und Schattenblätter 2 1/2-jähriger Rotbuchen. Der Stärkegehalt in Sonnen- und Schattenblättern steigt annähernd linear mit steigender CO₂-Konzentration. Der sog. ,,Switch-Versuch“, bei dem die Versuchspflanzen 12 Tage lang einer plötzlich veränderten CO₂-Konzentration ausgesetzt waren, hat gezeigt, dass sich Fagus sylvatica-Sämlinge nicht an erhöhte CO₂-Konzentrationen akidimatisieren, sondern dass die momentane CO₂-Konzentration maßgeblich für die Stärkeakkumulation in den Blättern ist.

Der Saccharosegehalt liegt tendenziell in Blättern der doppelten CO₂-Konzentration über dem der Kontrollpflanzen. Für Sonnenblätter ist dieser Unterschied im Tagesdurchschnitt auch signifikant, für Primärblätter und Schattenblätter dagegen nicht.

Die D-Glucose- und D-Fructosegehalte in Blättern zeigen zwischen den beiden CO₂Konzentrationen keine signifikanten Unterschiede.

In den Wurzeln und Sprossachsen der CO₂-behandelten Pflanzen sind die Stärkegehalte gegenüber den Kontrollpflanzen signifikant erhöht (um 36 bzw. 41%).

In Wurzeln und Sprossachsen von Fagus sylvatica-Sämlingen sind nur geringe Mengen Saccharose vorhanden. Signifikante Unterschiede zwischen den CO₂-Varianten können nicht nachgewiesen werden.

Auch die D-Glucose- und D-Fructosegehalte in Wurzeln und Sprossachsen von Fagus sylvatica-Sämlingen unterscheiden sich zwischen den CO₂-Varianten nicht.

Die relativen N-Konzentrationen in den Blättern von Fagus sylvatica nehmen unter der doppelten CO₂-Konzentration ab. Das C/N-Verhältnis steigt. Dies gilt für Primärblätter, Sonnen- und Schattenblätter. Nur bei den Schattenblättern ist der Unterschied nicht signifikant.

Die N-Konzentration in Wurzeln und Sprossachsen der 700 µmol mol^-1 CO₂-Variante ist gegenüber den N-Konzentrationen in den Kontrollpflanzen nahezu gleich.

Der absolute N-Gehalt pro Fagus sylvatica-Sämling ist in den Sämlingen, die mit der doppelten CO₂-Konzentration begast wurden, signifikant höher als in den unbehandelten Kontrollpflanzen.

Die vorliegenden Ergebnisse belegen, daß Fagus sylvatica auf eine steigende CO₂-Konzentration mit vermehrtem Wachstum und vermehrter Stärkeakkumulation in den verschiedenen Organen reagiert. Zu einer Akklimatisation des Photosyntheseapparates kommt es offensichtlich nicht. Fagus sylvatica ist daher eine Baumart, die von der steigenden atmosphärischen CO₂-Konzentration profitieren kann