Trockenstressresilienz von Buche und Fichte – Bedeutung von Facilitation, Wiederbewässerung und Artenmischung

Stipendiatin/Stipendiat: Benjamin Hesse

Trockenstress, in Folge des sich ändernden Klimas, ist in den letzten Jahren global zu einer der größten Bedrohung für Ökosysteme geworden. Besonders langlebige Ökosysteme, wie Wälder, sind stark davon betroffen, wie die extrem trockenen Jahrhundertsommer 2003 und 2015 in Mittel-Europa gezeigt haben. Hierbei waren Mischwälder weniger stark beeinträchtigt als Reinbestände und wiesen generell eine höhere Resistenz gegenüber abiotischen Stress auf. Auffällig war, dass nicht nur in 2003, sondern auch in den darauffolgenden Jahren große Waldareale abgestorben sind, obwohl die darauffolgenden Jahre keine ausgeprägten Trockenperioden aufwiesen (Allen et al 2010). Folglich ist ein Teil der Bäume nicht direkt am Wassermangel zu Grunde gehangen, sondern zu einer Zeit in welcher eigentlich genügend Wasser vorhanden war aber wohl nicht mehr genutzt werden konnte, evtl. in Folgen von sekundären biotischen Effekten (McDowell et al. 2008). Da solche Trockenereignisse mit dem Klimawandel häufiger auftreten sollen, wird es zukünftig wohl auch häufiger Waldsterbeereignisse geben. Warum jedoch manche Waldsysteme sich besser erholten als andere, wurde in Zuge dessen zwar bemerkt aber bislang nur wenig untersucht. Wie Pflanzen in ihrem Wasser- aber auch Kohlenstoffhaushalt auf Regenevents (Wiederbewässerung) reagieren wurde bislang weniger intensiv betrachtet, obwohl durchaus bekannt ist, dass trockengestresste Pflanzen sehr lange benötigen können, um ihre volle Leistungsfähigkeit wiederzuerlangen. Besonders isohydrische Arten, welche ihre Stomata bei Wassermangel schnell schließen, können hiervon stark betroffen sein. Da diese, im Gegensatz zu anisohydrischen Arten, welche ihre Stomata auch unter stärkerem Trockenstress länger geöffnet halten, nur langsam auf wieder verfügbares Wasser reagieren können. Auch könnten Mischungseffekte, wie man sie als Facilitationseffekte (positive Interaktionen zwischen Baumindividuen) während Trockenstressperioden findet, im Zuge der Wiederbewässerung gehemmt sein. Weitere Parameter des Klimawandels, wie erhöhte Temperaturen oder erhöhte CO2- und O3-Konzentrationen, könnten diese Interaktionen (insb. Facilitationseffekte) modifizieren, was zurzeit aber wenig berücksichtigt wird. Insbesondere der inter- und intraspezifische Austausch von Wasser und/oder Kohlenstoff über Wurzelsysteme dürfte betroffen sein.In dieser Promotionsarbeit soll neben dem Effekt von Trockenstress auch besonders der Effekt von Wiederbewässerung auf Bäume bezüglich ihres Wasser- und Kohlenstoffhaushalts untersucht werden. In drei Experimenten soll geklärt werden, wie sich Wiederbewässerung nach intensivem Trockenstress auf die anisohydrische Buche (Fagus sylvatica L.) und isohydrische Fichte (Picea abies (L.) H.Karst) auswirkt. In zwei Freilandexperimenten soll einerseits genauer auf den Wasserhaushalt und die Wiederaufsättigung der verschiedenen Baumorgane und andererseits auf Verfügbarkeit von mobilem Kohlenstoff und dessen Ursprung in den einzelnen Organen eingegangen werden. Zur Mechanismenklärung und zeitlichen Extrapolation soll ein Klimakammer-Experiment durchgeführt werden, bei dem die Auswirkungen 3 verschiedener Klimaszenarien für das Jahr 2100 auf stoffliche Interaktionen/Facilitation zwischen Buche und Fichte unter Trockenstress und verschiedenen Wiederbewässerungsregimen untersucht werden.

Förderzeitraum:
01.10.2018 - 30.09.2021

Institut:
Technische Universität München Lehrstuhl für Ökophysiologie der Pflanzen

Betreuer:
Prof. Dr. Thorsten Grams

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URL: http://oekophys.wzw.tum.de/index.php?id=2

Publikationen: