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

Zusammenfassung

Angesichts gravierender Probleme arider Länder bei der Verminderung der Wasservorräte und der Bodendegradierung infolge Versalzung stellt sich die Frage nach einer Nutzung von Halophyten wie der Mangrove Avicennia marina. Um ihr Potential als Nutzpflanze abschätzen zu können, sollte die Akklimation von Wachstum und, als mögliche Hauptursache einer Wachstumsverminderung, Photosynthese an Salinität bekannt sein.

Dazu wurden je 20 Pflanzen 380 Tage lang in sechs Gezeitenbecken bei den Salzkonzentrationen 0,7%; 1,5%; 2,4%; 3,4% und 4,5% NaCl angezogen und das Wachstum gemessen. Als Wachstumsparameter dienten der Sprossachsendurchmesser, die Sprosshöhe und die Blattfläche der Pflanzen. Die Berechnung der Blattfläche lebender Blätter erfolgte mittels einer Regressionsgleichung aus der Breite und Länge des Blattes. Nach 380 Tagen wurde die Trockenmasse der einzelnen Organe bestimmt und die Blattflächenrate (LAR), die spezifische Blattfläche (SLA) und die spezifische Blattmasse (LMA) berechnet. Weiterhin wurde der Wassergehalt der Blätter gemessen und die Blattsukkulenz sowie der relative Wassergehalt gemessen. An zehn Blättern pro Versuchsgruppe wurde der Gaswechsel bei variierender CO₂-Konzentration und Lichtsättigung (PPFD=1500 µmol m^-2 s^-1) gemessen. Mit der Berechnung der stomatären Leitfähigkeit (g_co2) und dem CO₂-Stoffmengenanteil im Blatt (Ci) konnten Sättigungskurven der Nettophotosyntheserate (An) in Abhängigkeit von Ci dargestellt werden (An/Ci-Kurven). Aus den An/Ci-Kurven wurden mit einem weit verbreiteten Photosynthesemodell (Farquhar-von-Caemmerer-Modell) die maximale Elektronentransportrate (Jmax) und die maximale Carboxylierungsrate der RUBISCO (Vcmax) berechnet. Um die Temperaturabhängigkeit der Nettophotosyntheserate zu bestimmen, wurden an zehn weiteren Blättern je fünf An/Ci-Kurven bei unterschiedlicher Blattemperatur gemessen. Zusätzlich wurde der Blattstickstoffgehalt gaschromatographisch gemessen.

Das Wachstum der Pflanzen zeigte in Abhängigkeit vom Salzgehalt ein Optimum bei 1,5%. Das Verhältnis der Trockenmasse der einzelnen Pflanzenorgane änderte sich abgesehen von einem erhöhten Feinwurzelanteil bei 4,5% NaCl nicht. Auch LAR, SLA und LMÄ waren zwischen den Versuchsgruppen konstant. Die Blätter der Pflanzen bei 0,7% hatten einen niedrigeren relativen Wassergehalt und eine niedrigere Blattsukkulenz gegenüber 1,5%.

An und g_co2 nahmen tendenziell mit dem Salzgehalt ab. Wegen der hohen Variabilität der Messwerte waren die Unterschiede aber nicht signifikant. Bei 4,5% waren Jmax und die Nettophotosyntheserate bei höchstem Ci (Amax) erniedrigt. Die Abnahme von Vcmax bei 4,5% ließ sich statistisch nicht belegen. Um die Variabilität der Messwerte einzuschränken, wurde die Temperatur- und Stickstoffabhängigkeit der Photosyntheseparameter gemessen. Die Optimumstemperatur lag von Vcmax bei 36,9°C und von Jmax bei 34,1°C. Der Blattstickstoffgehalt korrelierte nicht eng mit Vcmax und Jmax. Die Variabilität der temperatur und stickstoffnormierten Ergebnisse wurde nicht wesentlich eingeschränkt.

Die Änderung der Nettophotosyntheserate korrespondierte nicht mit der Änderung der Trockenmasse. Die Trockenmasseproduktion hängt hauptsächlich von der Blattflächenexpansionsrate ab. Eine direkte Wirkung der Salinität auf Wachstumsvorgänge ist anzunehmen. Als Indikatoren für die Belastung eines Halophyten durch Salz sollten Wachstumsparameter und nicht Photosyntheseparameter gewählt werden.