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 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften