Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pflanzen wachsen durch mehr Kohlendioxid stärker, aber Nahrungsnetze führen zu großen Schwankungen

10.12.2015

Eine erhöhte Konzentration an Kohlendioxid in der Luft steigert das Pflanzenwachstum langfristig. Allerdings schwanken diese Wachstumseffekte stark von Jahr zu Jahr. Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Smithsonian Environmental Research Center (SERC), des Deutsches Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig konnte nun einen wichtigen Faktor für diese Schwankungen im Pflanzenwachstum ausmachen: Klimaschwankungen zwischen den Jahren wirken sich stärker auf die Population von Räubern (z.B. Spinnen) als auf die Population ihrer Beute (Zersetzer wie z.B. Asseln) aus.

Das wiederum verändert die Nahrungsnetze, wodurch Zersetzung und Pflanzenwachstum beeinflusst werden. Die Resultate unterstreichen, wie wichtig Ansätze sind, die Nahrungsnetze und physiologische Prozesse integrieren, um diese Folgen des globalen Klimawandels zu verstehen, schreibt das Team im Fachblatt Global Change Biology.


Langzeitexperiment an der Atlantikküste des US-Bundesstaates Maryland des Smithsonian Environmental Research Center zu den Auswirkungen des Klimawandels auf Pflanzengemeinschaften.

Foto: Dr. Bert G. Drake / Smithsonian Environmental Research Center (SERC)

Die Emissionen von Kohlendioxid aus fossilen Brennstoffen wie zum Beispiel Kohle oder Erdöl haben dafür gesorgt, dass sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten von 280 auf rund 400 ppm nahezu verdoppelt hat.

Eine höhere CO2-Konzentration wird die Photosynthese anregen und damit das Wachstum von Pflanzen aus Feuchtgebieten fördern, so der Konsens in der Forschung. Kontrovers wird dagegen diskutiert, ob der Schutz von Feuchtgebieten als CO2-Senken daher eine wirksame Strategie zur Abmilderung des Klimawandels sein könnte. Deshalb werden weltweit verschiedene Experimente durchgeführt, um diese Auswirkungen zu untersuchen.

Das Experiment mit der bisher längsten Laufzeit wurde von Prof. Bert Drake 1987 im Brackwassermarschland an der Atlantikküste des US-Bundesstaates Maryland initiiert. Die Übergangszone zwischen Salz- und Süßwasser wurde ausgewählt, weil diese hochproduktiven Marschgebiete zahlreiche Ökosystemdienstleistungen zur Verfügung stellen und in vielen Bereichen durch menschliche Eingriffe bedroht sind.

Hier untersucht das Smithsonian Environmental Research Center Pflanzengemeinschaften, die von der Amerikanischen Binse (Scirpus olneyi, einem C3-Segge) und dem Salzwiesenschlickgras (Spartina patens, einem C4-Gras) dominiert werden. Die Photosyntheseprozesse von C3-Pflanzen, die über 95 Prozent der Pflanzenarten auf der Erde ausmachen, gelten als empfindlicher gegenüber Änderungen im CO2-Gehalt der Atmosphäre als C4-Pflanzen (z.B. Nutzpflanzen wie Zuckerrohr und Mais).

Es wurde ein Experiment in mehreren Versuchskammern durchgeführt, um den Einfluss von erhöhtem CO2 auf das Wachstum von C3 und C4 zu untersuchen. Dort herrschte mit 365 ppm in einigen Kammern eine CO2-Konzentration, wie sie heutzutage in der Atmosphäre vorzufinden ist.

In anderen Kammern wurde mit 705 ppm fast das Doppelte der aktuellen CO2-Konzentration eingestellt, um ein zukünftiges Szenario zu simulieren. Das Team untersuchte die Biomasse und das Wachstum der Pflanzen unter dem Einfluss von erhöhtem CO2 und manipulierten Populationen von Zersetzern (z.B. Asseln) und ihren Fressfeinden (wie der Spinnenart Pardosa littoralis). Diese Manipulationen basieren auf sechs Jahre langen Beobachtungen der Populationen von Invertebraten.

„Die Feldstudie zeigte starke Schwankungen in den Populationen der Zersetzer und Spinnen, wobei die Spitzenprädatoren am empfindlichsten auf die Klimaschwankungen reagierten“, erklärt Dr. Jes Hines vom iDiv, die mit ihrer Studie einen neuen Mechanismus zeigen konnte, der hilft, die jährlichen Schwankungen im Pflanzenwachstum bei erhöhten CO2-Konzentrationen zu erklären. Bei der Amerikanischen Binse (Scirpus olneyi) wurde die Biomasseproduktion unter Anwesenheit von Zersetzern gesteigert. Der stärkste Effekt zeigte sich bei gleichzeitiger Erhöhung der CO2-Konzentration. „Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt, um Verbindungen zwischen Klima, Nahrungskette und der Biomasseproduktion im Ökosystem Feuchtgebiet aufzuzeigen. Die Studie unterstreicht, dass es wichtig ist, das Ökosystem in seiner Gesamtheit zu betrachten und nicht nur einzelne Teile daraus“, betont Prof. Nico Eisenhauer vom iDiv und der Universität Leipzig. Kohlendioxid ist nur eine von mehreren Variablen. Das komplexe Ökosystem Feuchtgebiet wird nicht nur durch CO2, sondern auch durch den Stickstoffeintrag, den Salzgehalt und die Niederschlagsmenge beeinflusst. Es gibt also noch viele offene Fragen für die experimentelle Ökologie. Tilo Arnhold

Publikation:
Jes Hines, Nico Eisenhauer, Bert G. Drake (2015): Inter-annual changes in detritus-based food chains can enhance plant growth response to elevated atmospheric CO2. Global Change Biology, 21, 4642–4650, doi: 10.1111/gcb.12965
http://dx.doi.org/10.1111/gcb.12965
Die Untersuchungen wurden von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Weitere Informationen:
Dr. Jes Hines, Prof. Dr. Nico Eisenhauer
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) / Smithsonian Environmental Research Center (SERC) / Universität Leipzig
Tel.: +49-(0)341-973-172, -167
https://www.idiv.de/de/das_zentrum/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/hin...
https://www.idiv.de/de/das_zentrum/mitarbeiterinnen/mitarbeiterdetails/eshow/eis...
und
Dr. Bert G. Drake
Smithsonian Environmental Research Center (SERC)
Tel.: +1-(0)-(443) 482-2294
http://www.serc.si.edu/people/resumes/drake_cv.htm
sowie
Tilo Arnhold, Pressestelle iDiv
Tel.: +49-(0)341-9733-197
http://www.idiv.de/de/presse/mitarbeiterinnen.html

Links:
The influence of climate and climatic change on food webs and ecosystems
http://jeshines.foodwebecology.com/?page_id=42
The CO2 Lab at SERC
http://serc.si.edu/labs/co2/index.aspx
http://serc.si.edu/labs/co2/interview.aspx

Kohlenstoffdioxid in der Erdatmosphäre
https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid_in_der_Erdatmosph%C3%A4re
UN-Klimakonferenz COP21 in Paris 2015 (30. November – 11. Dezember 2015):
https://de.wikipedia.org/wiki/UN-Klimakonferenz_in_Paris_2015

iDiv ist eine zentrale Einrichtung der Universität Leipzig im Sinne des § 92 Abs. 1 SächsHSFG und wird zusammen mit der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Friedrich-Schiller-Universität Jena betrieben sowie in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ.
Beteiligte Kooperationspartner sind die folgenden außeruniversitären Forschungs-einrichtungen: das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, das Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI BGC), das Max-Planck-Institut für chemische Ökologie (MPI CE), das Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI EVA), das Leibniz-Institut Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ), das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB), das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) und das Leibniz-Institut Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz (SMNG). http://www.idiv.de/de.html

Tilo Arnhold | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie