Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Klimaforschung mit kreativen Methoden: Steinbockhörner und altes Heu verraten, wie Grasland auf den Klimawandel reagiert

09.12.2009
Wie reagieren Pflanzenökosysteme langfristig auf die steigende Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre?

Diese grundlegende Frage stellt sich vor dem Hintergrund des Klimawandels immer drängender. Forscher vom Lehrstuhl für Gründlandlehre der Technischen Universität München (TUM) haben sie nun - weltweit zum ersten Mal - für Grasland untersucht. Antworten fanden die Wissenschaftler an ungewohnter Stelle: in Steinbockhörnern aus der Schweiz und in 150 Jahre altem Heu aus England.

Forscher, die die Reaktion von Bäumen auf die steigende CO2-Konzentration in der Luft untersuchen möchten, haben es leicht: Sie müssen nur einen Bohrkern aus dem Stamm nehmen, denn Bäume speichern den aufgenommenen Kohlenstoff im Holz. Eine hundertjährige Eiche bildet also in ihren Jahresringen ab, wie sie über ein Jahrhundert hinweg mit dem beginnenden Klimawandel umgegangen ist. "Die Graslandvegetation, an der wir arbeiten, wird hingegen schnell gefressen oder stirbt in wenigen Monaten ab und zersetzt sich" erklärt Prof. Hans Schnyder, der am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der TUM im Bereich Grünland forscht. Trotzdem wollte der Schweizer Wissenschaftler herausfinden, wie sparsam Grasland mit Wasser haushaltet, wenn es wärmer wird und die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft steigt.

Dazu muss man wissen: Jede Pflanze nimmt CO2 aus der Luft auf. Gleichzeitig verdunstet sie Wasser, zur Kühlung der sonnenbestrahlten Blätter. Beides passiert über die Stomata, winzige Poren in den Blättern, deren Öffnungsweite die Pflanze regulieren kann. Bei zunehmender Trockenheit schließt sie ihre Stomata, um den Wasserverlust zu mindern, nimmt damit aber auch weniger CO2 auf. Aus Laborexperimenten weiß man, dass bei künstlich erhöhter Außenkonzentration von CO2 die Aufnahmefähigkeit für das Gas bei gleicher Öffnungsweite der Stomata kurzfristig steigt. Um aber zu ermitteln, wie sich die Wassernutzungseffizienz von Graslandvegetation - also das Mengenverhältnis von aufgenommenem CO2 zu abgegebenem Wasser - im Laufe des letzten Jahrhunderts wirklich entwickelt hat, musste Prof. Schnyder fürs Grasland ähnlich lange Zeitreihen finden wie beim Holz.

Hier kam dem Team zunächst die Steinbockhörner-Trophäensammlung des Naturhistorischen Museums Bern zur Hilfe: Der Steinbock speichert in seinen Hörnern isotopische Information über die Wassernutzung der Vegetation, die er gefressen hat. Daher griffen die TUM-Forscher in der Museumsammlung, welche die Jahre 1938 bis 2006 umfasst, zum Schnitzmesser - und entfernten von jedem Horn ein kleines Stückchen. Da auch Steinbockhörner Jahresringe besitzen, konnten die Grünlandforscher aus diesen Hornproben Rückschlüsse auf die Graslandvegetation der Berner Alpen ziehen, auf welcher die Tiere gegrast hatten.

Ein einmaliges Probenarchiv an der Forschungsstation Rothamsted in England ermöglichte schließlich den Vergleich mit einer zweiten Graslandschaft. In Rothamsted wurde vor gut 150 Jahren das heute älteste ökologische Graslandexperiment gestartet, das "Park Grass Experiment": Seit 1857 archivierte man dort Probenmaterial, um späteren Forschergenerationen mit neuen Messmethoden langfristige Einblicke in das Ökosystem vor Ort zu ermöglichen. Tatsächlich konnten die TUM-Forscher jetzt aus den bis zu 150 Jahre alten Heuproben - ebenfalls über eine Analyse der jeweiligen Isotopensignatur - herauslesen, wie die dortige englische Graslandvegetation das Wasser über die Jahre genutzt hat.

Auf diese Weise ermittelten die Weihenstephaner Forscher die individuelle Isotopensignatur der Graslandvegetation in den Berner Alpen und im britischen Flachland jeweils über lange Zeit: anhand der Hörner über 69 Jahre, anhand der Heuproben sogar über 150 Jahre. Diese Daten wurden in einem zweiten Schritt jeweils mit den Klimadaten der untersuchten Regionen verrechnet, etwa Lufttemperatur und -trockenheit. Das Ergebnis: An beiden Standorten ist die intrinsische Wassernutzungseffizienz der Graslandvegetation über die Jahre gestiegen. Das heißt: Die Pflanzen haben ihr Wasserspar-Potenzial erhöht, während es wärmer wurde und zunehmend mehr CO2 in die Luft gelangte. Damit haben die TUM-Forscher weltweit erstmalig die langfristige Wirkung des anthropogenen Klimawandels auf die Wassernutzungseffizienz von Grasland dargestellt.

Allerdings fanden sich Unterschiede zwischen den Standorten: In der Schweiz blieb die reale Wassernutzungseffizienz der Alpenwiese trotz der gestiegenen intrinsischen Wassernutzungseffizienz des Graslandes gleich, weil die Luft wegen des Klimawandels insgesamt trockener und wärmer geworden ist. In England fanden die Forscher diesen Befund nur für den Herbst bestätigt. Im Frühling dagegen - der in Rothamsted trotz des Klimawandels nicht trockener ausfällt als vor 150 Jahren - schlägt das Wasserspar-Potenzial der Graslandvegetation auch in der Realität durch. Diese Ergebnisse werden helfen, Klimasimulationen weiter zu verbessern: Komplexe Berechnungsmuster, die die Vegetation mit einbeziehen, konnten bisher beim Grasland nur mit Schätzungen arbeiten. Diese Black Box der Klimaforschung haben die Forscher der TU München jetzt gelüftet.

Kontakt:
Prof. Hans Schnyder
Lehrstuhl für Grünlandlehre
Wissenschaftszentrum Weihenstephan
Technische Universität München
Tel. 08161 / 71-5165
E-Mail: schnyder@wzw.tum.de
http://www.wzw.tum.de/gruenland
Kostenloses Bildmaterial:
http://mediatum2.ub.tum.de/?cunfold=829388&dir=829388&id=829388
Literatur:
Barbosa ICR, Köhler I, Auerswald K, Lüps P, Schnyder H (2009) Last-century changes of alpine grassland water-use efficiency - a reconstruction through carbon isotope analysis of a time-series of Capra ibex horns. Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2009.02018.x

Köhler IH, Poulton PR, Auerswald K, Schnyder H (2009) Intrinsic water-use efficiency of temperate semi-natural grassland has increased since 1857: an analysis of carbon isotope discrimination of herbage from the Park Grass Experiment. Global Change Biology, DOI: 10.1111/j.1365-2486.2009.02067.x

Barbosa ICR, Kley M, Schäufele R, Auerswald K, Schröder W, Filli F, Hertwig S, Schnyder H (2009) Analysing the isotopic life history of the alpine ungulates Capra ibex and Rupicapra rupicapra rupicapra through their horns. Rapid Communications in Mass Spectrometry (RCM) 23, 2347-2356.

Dr. Ulrich Marsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.wzw.tum.de/gruenland

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Einfluss der Sonne auf den Klimawandel erstmals beziffert
27.03.2017 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

nachricht Der steile Aufstieg der Berner Alpen
24.03.2017 | Universität Bern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE