Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nature: wie Wälder mit mehr Kohlendioxid umgehen

11.07.2013
Während die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre steigt, erhöhen Wälder ihre Wassernutzungseffizienz: Sie können mehr von dem Gas aufnehmen, ohne dabei aber mehr Wasser zu verlieren.

Wie langfristige Messungen an vielen Waldstandorten der Nordhalbkugel zeigen, reagieren die Spaltöffnungen an der Blattoberfläche auf mehr Kohlendioxid – ein Beispiel für Strategien von Ökosystemen, mit Veränderungen umzugehen. Forscher aus den USA und des KIT beschreiben die Untersuchung nun in der Zeitschrift „Nature“. (DOI: 10.1038/nature12291)


Flugaufnahme vom Morgan-Monroe State Forest in Indiana, einem von sieben Messstandorten in den USA. (Foto: Jennifer Hutton)

Pflanzen binden bei der Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Während sie das Kohlendioxid durch die geöffneten Spaltöffnungen ihrer Blätter aufnehmen, entweicht Wasserdampf. Das Verhältnis zwischen dem so transpirierten Wasser und dem fixierten Kohlenstoff, die sogenannte Wassernutzungseffizienz, stellt einen wesentlichen Indikator der Ökosystemfunktion dar und spielt eine Schlüsselrolle im globalen Wasser-, Energie- und Kohlenstoffkreislauf.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern, unter ihnen der Leiter des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Professor Hans Peter Schmid, hat den Austausch von Wasser und Kohlenstoff im Ökosystem erstmals anhand von langfristigen Messungen im Freiland untersucht.

Gemeinsam mit Kollegen von der Harvard University, der Ohio State University und der Indiana University sowie dem USDA Forest Service wertete Schmid Messungen an insgesamt sieben Waldstandorten im Mittelwesten und Nordosten der USA aus und verglich diese mit vierzehn weiteren Waldstandorten auf der Nordhemisphäre. Die Wälder repräsentieren drei verschiedene, für die gemäßigte und kaltgemäßigte Zone der Nordhalbkugel typische Artenzusammensetzungen und werden nicht aktiv bewirtschaftet.

Die Auswertung der Messungen zeigt eine deutliche Steigerung der Wassernutzungseffizienz in den vergangenen zwei Jahrzehnten. Um diese Entwicklung zu erklären, prüften die Forscher verschiedene konkurrierende Hypothesen. Neben der gestiegenen Kohlendioxid-Konzentration betrachteten sie auch Faktoren wie die zunehmende Verfügbarkeit von Stickstoff, Veränderungen der Vegetationsstruktur durch Wachstum, die mechanische und thermische Kopplung zwischen Baumkrone und Atmosphäre sowie langfristige Abweichung der Messvorrichtungen.

Die Forscher stellten fest, dass die gesteigerte Wassernutzungseffizienz auf eine starke Düngewirkung des Kohlendioxids zurückzuführen ist. Wenn die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre steigt, schließen die Bäume die Spaltöffnungen an der Blattoberfläche – die sogenannten Stomata – teilweise, um die Kohlendioxid-Konzentration im Innern der Blätter weitgehend konstant zu halten. „Dies zeigt, dass Wälder sensitiv auf Veränderungen der Umwelt reagieren“, erklärt Professor Hans Peter Schmid, der am KIT-Campus Alpin in Garmisch-Partenkirchen forscht.

„Ökosysteme verfügen über Strategien, mit dem Klimawandel umzugehen und ihre Ressourcen effizient einzusetzen.“ Wie Schmid berichtet, ist die in der Untersuchung beobachtete Steigerung der Wassernutzungseffizienz der Wälder höher als in theoretischen Untersuchungen und aktuellen Modellen vorausgesagt.

Mit der gesteigerten Wassernutzungseffizienz können die Pflanzen mit weniger Wasser auskommen, trotz erhöhter Photosynthese auf Ökosystemebene. Wie Schmid erklärt, lassen die bisherigen Ergebnisse der noch weiter laufenden Studie auf eine Verschiebung im Wasser- und Kohlenstoffhaushalt der Vegetation auf der Erde schließen. „Dies erfordert möglicherweise, die Rolle der Spaltöffnungen auf der Blattoberfläche bei der Interaktion zwischen Wäldern und Klima neu zu bewerten und gängige Vegetation-Klima-Modelle zu überarbeiten.“ Das langfristige Verhalten von Ökosystemen im Klimawandel und die Entwicklung von entsprechenden Messmethoden gehören zu den zentralen Themen der Forschung des IMK-IFU am Campus Alpin des KIT.

Trevor F. Keenan, David Y. Hollinger, Gil Bohrer, Danilo Dragoni, J. William Munger, Hans Peter Schmid, Andrew D. Richardson: Increase in forest water use efficiency as atmospheric carbon dioxide concentrations rise. Nature, DOI: 10.1038/nature12291.

Das KIT-Zentrum Klima und Umwelt entwickelt Strategien und Technologien zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen: Dafür erarbeiten 660 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus 32 Instituten Grundlagen- und Anwendungswissen zum Klima- und Umweltwandel. Dabei geht es nicht nur um die Beseitigung der Ursachen von Umweltproblemen, sondern zunehmend um die Anpassung an veränderte Verhältnisse.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Monika Landgraf | KIT
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Paradiese in Gefahr: Bayreuther Studierende forschen auf den Malediven zu Plastikmüll in den Meeren
13.04.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Ozeanversauerung: Wie individuell sind die Reaktionen?
06.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung