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Dr. André Große-Stoltenberg (mitte, JLU Gießen) erhielt den Helmut-Lieth-Preis 2018 für Umweltforschung der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg für eine herausragende Publikation einer promovierten Nachwuchswissenschaftlerin/eines promovierten Nachwuchswissenschaftlers. Die Arbeit mit dem Titel “Early detection of GPP-related regime shifts after plant invasion by integrating imaging spectroscopy with airborne LiDAR” wurde 2018 in der Fachzeitschrift “Remote Sensing of Environment” veröffenlicht (zur Publikation). Gestiftet wurde der Preis von Prof. Dr. Heinz Rennenberg (links), betreut wurde die Arbeit von Prof. Dr. Christiane Werner (rechts, beide ALU Freiburg).

Aktuelles

Biosphere 2 - Water, atmosphere, and life dynamics B2-WALD

This campaign is centered on my ERC and coordinated together with the new director of the Biosphere tropical rainforest Laura Meredith (University of Arizona, Tucson).

We have now successfully demonstrated the application of cutting-edge technology (δ13CO2 laser spectroscopy, high sensitivity PTR-TOF-MS and quantitative isotopic NMR spectroscopy) to characterize real-time carbon allocation into VOCs and CO2 using plant position-specific 13C-pyruvate labeling (labelled at the C1 or C2-carbon position) at the branch scale (Fasbender et al. 2018) and, more recently using entire plants.  The final stage of the ERC grant we will conduct the world-wide first canopy positional labelling in the unique facilities of the tropical rainforest in the Biosphere 2, Arizona, the world’s largest controlled growth facility: the Biosphere 2 Tropical Rainforest. The B2 TRF is the ideal location for this project because whole-ecosystem fluxes can be measured within the enclosed system, the environment is controlled, and the canopy can be accessed, which enables real-time monitoring of ecosystem and branch-level fluxes. This whole ecosystem labelling experiment is a unique opportunity to assess ecosystem processes – from the atmosphere, biosphere, soil and hydrology. Our methodological approach enables novel insights into all these different ecosystem components. Moreover, the biosphere is the world-wide sole system, where full ecosystem manipulation experiments are possible.

 

Photo 1 The Biosphere 2 Tropical Rainforest provides a unique opportunity to holistically evaluate mechanisms and interactions driving ecosystem-scale responses to stressors such as drought (Photo Laura Meredith)

 

An unprecedented 4-month labelling experiment will be conducted by 1) simulating an ecosystem drought and recovery and 2) bringing in experts and equipment to enable simultaneous measurements of pools and fluxes at the atmosphere, vegetation (phyllosphere, stems), rhizosphere, microbiome and deep water soil processes.

 

The B2-WALD champagne will be ground-breaking in:

  • Tracing pools and fluxes at all levels throughout the ecosystems, disentangling ecosystem processes, interactions and feedbacks to an important climate change driver (drought) from the atmosphere, biosphere (including phyllosphere, rizosphere) and hydrology
  • Closing carbon and water budget at an ecosystem scales (in a unique closed facility)
  • Partitioning carbon allocation from the molecular to the ecosystems scale
  • Integrating metabolomics, genomics, volatilomics into ecosystem fluxes approaches in a truly interdisciplinary manner
  • deconvolution of the role of deep water reserves, quantifying the role of hydraulic lift by deep rooted trees to ecosystem water budgets by groundwater labelling

 

The Rainforest campaign will produce massive amounts of diverse, but integrated (Bonnie Hurwitz, NSF EarthCube proposal), data to paint an exceptional picture of the movement of carbon and water through an ecosystem before, during, and after drought, as a function of diverse biological and abiotic drivers. The stable isotope label applied to ecosystem can be studied in the years to come, asking how long carbon will remain stabilized in the soil for example.

 

Dr. André Große-Stoltenberg (mitte, JLU Gießen)  erhielt den Helmut-Lieth-Preis 2018 für Umweltforschung

der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg für eine herausragende Publikation einer promovierten Nachwuchswissenschaftlerin/eines promovierten Nachwuchswissenschaftlers. Die Arbeit mit dem Titel “Early detection of GPP-related regime shifts after plant invasion by integrating imaging spectroscopy with airborne LiDAR” wurde 2018 in der Fachzeitschrift “Remote Sensing of Environment” veröffenlicht (zur Publikation). Gestiftet wurde der Preis von Prof. Dr. Heinz Renneberg (links), betreut wurde die Arbeit von Prof. Dr. Christiane Werner (rechts, beide ALU Freiburg).

 

Tag der offenen Tür Flugplatz Freilandfläche 2018

 

Alles im grünen Bereich?

Pflanzen verraten, wie sie auf Dürre, Frost oder andere Klimaextreme reagieren

Freiburg, 19.10.2017

Ein Mikroskop macht den Aufbau einer Pflanze sichtbar, zeigt die Zellen ihrer Blätter sowie das darin liegende Chlorophyll. Das war es dann aber auch schon. Die Forschungsarbeit von Christiane Werner, Professorin für Ökosystemphysiologie an der Universität Freiburg, geht viel tiefer. Für ihre Analysen hat Werner einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) bekommen, der mit 1,8 Millionen Euro dotiert ist. Das zehnte Jubiläum der ERC-Grants und ihre 50 Preisträgerinnen und Preisträger feiert die Albert-Ludwigs-Universität mit einem Einblick in ausgewählte Projekte: Eine Serie stellt zehn Köpfe im Porträt vor.


In den zwei aneinandergebauten Lichtkammern untersuchen die Forschenden, wie sich veränderte Klimabedingungen auf die Vegetation auswirken. Foto: Klaus Polkowski

Die Biologin identifiziert zunächst die intramolekularen Stoffwechselwege einer Pflanze – sowohl das, was in deren Innerem verstoffwechselt wird, als auch das, was die Pflanze in die Atmosphäre abgibt. Werner treibt ihre Forschung aber noch ein Stück weiter: Sie will nicht nur verstehen, wie Pflanzen im Normalzustand arbeiten, sondern auch, wie sie auf Stress – verursacht durch Dürre, Frost oder anderen Klimaextreme – reagieren. Spektakulär ist, dass Werner diese Substanzen an lebenden Pflanzen analysiert und die einzelnen Moleküle nicht mehr aus zusammengesammelten Blättern heraussynthetisieren muss, um sie messen zu können.

Den ERC-Grant hatte die Forscherin schon im Gepäck, als sie 2015 aus Bayreuth nach Freiburg kam. Seit ihrer Diplomarbeit erforscht die Biologin Anpassungsstrategien von Pflanzen. „Es ist einfach unglaublich, wie viel Pflanzen aushalten und abpuffern können“, sagt sie. Ihre Doktorarbeit schrieb Werner an der Universität Bielefeld. Im Anschluss an eine Postdoc-Stelle in einem Netzwerk der Europäischen Union zu stabiler Isotopen-Ökologie übernahm sie eine Assistentenstelle und wandelte diese in eine Juniorprofessur für Ökophysiologie um. 2012 folgte sie einem Ruf der Universität Bayreuth auf die Professur für Agrarökosystemforschung.

Wenn Pflanzen diskriminieren

Wenn Werner über ihre Arbeit spricht, fallen immer wieder Wörter wie „super spannend“ und „cool“. Was sie macht, begeistert sie. Der ERC ermögliche es einem, auch mal „abgefahrene Dinge“ zu erforschen. Und ein bisschen abgefahren ist das, was Werner vorhat, in der Tat. Im Erdgeschoss ihres Instituts am Flugplatz stehen zwei aneinandergebaute Lichtkammern, in denen jeweils sieben Glasgefäße, so genannte Küvetten, in Halterungen hängen – mit der Öffnung nach unten, sodass man von unten Pflanzen in sie hinein schieben kann.

Christiane Werner schiebt eine Pflanze in die Küvette. Somit lassen sich das hinein- und herausströmende Kohlendioxid samt seiner Isotopenwerte sowie die Duftmoleküle messen, die von der Pflanze ausgehen. Foto: Klaus Polkowski

In einer der Kammern stehen drei Messgeräte. Werner erklärt: „Zwei der Geräte messen das in die Küvette hinein- und herausströmende Kohlendioxid samt seiner Isotopenwerte. Das dritte Gerät – das so genannte PTR-MS-TOF – misst alles, was die Pflanze sonst noch an flüchtigen organischen Elementen in die Luft abgibt.“ Wie Duftmoleküle, Oxidantien. Volatile Organic Compounds, kurz VOC, heißen diese auf Englisch, und auch sie haben Isotope. Innerhalb eines chemischen Elementes sind nicht alle Atomkerne gleich. Sie enthalten zwar immer die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen. Diese verschiedenen Spielarten werden Isotope genannt. Sie sind mal leichter, mal schwerer. Die Isotopenverhältnisse weisen darauf hin, ob eine Pflanze Stress hat. Einem Menschen ist es egal, wie viel schwere und leichte Sauer- und Wasserstoffisotope in einem Glas mit Wasser schwimmen. Einer Pflanze nicht. „Ein für die Photosynthese zentrales Enzym mag die schweren Kohlenstoffisotope nicht“, erklärt Werner. „Geht es der Pflanze gut, diskriminiert sie diese bei der Kohlendioxidaufnahme. Geht es ihr schlecht, diskriminiert sie weniger.“ Das seien deutliche Signale, und diese misst sie. In den Blättern, in den Ästen, im Zuckersaft und in den VOCs.

Verhaltensmuster und Versuchsreihen

Um noch besser verstehen zu können, wie Pflanzen unter Stress reagieren, werden die Blätter in den Küvetten mit Pyruvat gefüttert. Pyruvat ist eine C3-Gruppe, besteht also aus drei Kohlenstoffatomen und kommt in der Pflanze auch als Stoffwechselprodukt vor, zum Beispiel beim Abbau eines C6-Zuckermoleküls. Verstärkt wird der Effekt noch dadurch, dass hochmarkiertes Pyruvat eingesetzt wird, also mit möglichst vielen schweren Kohlenstoffisotopen.

Spannend ist, was dann passiert: Wie baut die Pflanze das Pyruvat in ihren Stoffwechsel ein? Wie zerlegt sie die Moleküle, und wo steckt sie den abgespaltenen Kohlenstoff hin? Bleibt es in der Pflanze, oder wird das Pyruvat veratmet? Und wenn ja, wie viel der drei Kohlenstoffatome werden abgespaltet und werden als VOCs in die Luft abgegeben? Werner und ihr Team schreiten so die Stoffwechselwege der Pflanze ab und leiten davon klare Verhaltensmuster ab. Noch laufen die Versuchsreihen in den Küvetten. Werner hat allerdings Großes vor. Im Rahmen ihres ERC will sie nach Arizona/USA. Dort steht Biosphere 2, ein Kuppelbau, in dessen Innern ein geschlossenes, 1,6 Hektar großes Ökosystem wuchert. Dort will sie erforschen, wie Pflanzen und Atmosphäre interagieren. In einem guten Jahr soll es so weit sein.

Stephanie Streif

Christine Hellmann erhält den Isotopenpreis der Habfast-Stiftung

Frau Dr. Christine Hellmann wurde im Jahr 2017 der Isotopenpreis für ihre Arbeit

Spatial impacts of Acacia longifolia invasion on heterogeneous Mediterranean dune ecosystems - a multi-scale assessment using isoscapes,field spectroscopy and remote sensing

ausgezeichnet. Den Isotopenpreis der Habfast-Stiftung erhielt sie für Ihr Arbeiten im Rahmen ihrer Dissertation.
Sie zeigte am Beispiel der Invasion von Acacia longifolia in einem mediterranen Dünensystem wie durch die Kombination von stabilen Isotopen als Tracer physiologischer Parameter, Spektraldaten, geostatistischen Analysen und fernerkundlichen Methoden (LIDAR) eine quantitative Analyse kleinräumiger Veränderungen der Ökosystemfunktionen durchgeführt werden kann. Mit diesem Ansatz können ökologisch relevante dynamische Prozesse und Funktionen in komplexen, räumlich strukturierten Systemen zukünftig besser untersucht und verstanden werden. Weitere Informationen: http://www.cep.uni-freiburg.de/mitarbeiter/christine-hellmann

Links:

https://www.gasir.de/isotopenpreis_2017_christine_hellmann.html

 

 

Maren Dubbert wird für ihre Leistungen auf dem Gebiet der Öko-hydrologie ausgezeichnet

Frau Dr. Maren Dubbert wird auf der Leonardo Konferenz „Water stable isotopes in the hydrological cycle“ der hydrologischen Sektion der European Geosciences Union (EGU) mit der Junior Leonardo Lecture für ihre Leistungen auf dem Gebiet der stabilen Isotopen Hydrologie und Ökohydrologie ausgezeichnet. Weiterhin erhielt Sie den Helmuth-Lieth-Preis für Umweltforschung für ihre Publikation „Impact of leaf traits on temporal dynamics of transpired oxygen isotope signatures and its impact on atmospheric vapor“. Ihre Forschung beschäftigt sich hydrologischen Wechselwirkungen zwischen Boden, Pflanzen und der Atmosphäre. Weitere Informationen unter: http://www.cep.uni-freiburg.de/mitarbeiter/maren-dubbert/cv_mdubbert

Links:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2017/Rektorat_AkaJahr_2017_BroschuereFoerderpreise_.PDF

http://www.leonardo2017.uni-freiburg.de/

 

Dünenökosysteme modellieren: Räumliche Heterogenität moduliert pflanzliche Interaktionen und den Einfluß invasiver Arten

 

 

Akazienbestand im Dünenökosystem bei Pinheiro da Cruz, Südwest Portugal.


Forscherinnen zeigen am Beispiel der Akazie, dass sich der Standort auf die Interaktion mit anderen Arten auswirkt
Die in Australien heimische Acacia longifolia ist eine Akazienart, die in Portugal zunächst zur Befestigung von Dünen sowie als Zierpflanze kultiviert wurde und sich jetzt unkontrolliert ausbreitet – in vielen Ökosystemen weltweit - was sich auf einheimische Arten unterschiedlich auswirkt. Da sie aufgrund einer Symbiose mit Bakterien an ihren Wurzeln Stickstoff aus der Luft nutzen kann, schnell wächst und viel Biomasse produziert, reichert sie das natürlicherweise nährstoffarme Dünenökosystem mit Stickstoff an und hat damit eine unerwünschte Düngewirkung. Außerdem nutzt sie mehr Wasser als einheimische Arten. Das Team um die Ökologinnen Prof. Dr. Christiane Werner und Christine Hellmann stellt in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universitäten Münster und Hamburg im Fachmagazin „Scientific Reports“ einen neuen Ansatz vor, um zu bestimmen, inwieweit das räumliche Umfeld die Interaktion der Akazien mit anderen Pflanzen beeinflusst. Die Forscherinnen und Forscher entwickelten ein Konzept, in dem Hintergrundinformationen wie der Bodentyp, das Nährstoffangebot, Lichteinstrahlung, Wind und Bodenfeuchte mit einbezogen werden können. Solche Modelle könnten dabei helfen, das Zusammenspiel von Akazien und anderen Pflanzen besser zu verstehen und Maßnahmen zur Bekämpfung der Akazie besser zu planen.

 

Die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrer belebten und unbelebten Umwelt beeinflussen maßgeblich die Struktur und Funktion von Ökosystemen. Um die Stärke und den räumlichen Einflussbereich solcher Interaktionen zu bestimmen, nutzt das Team stabile Isotope – schwere, nicht-radioaktive Formen von Elementen. Wie oft diese in Materialien im Verhältnis zu den viel häufigeren leichten Isotopen vorkommen, kann räumlich variieren. Ein gemessenes Isotopenverhältnis kann deshalb Auskunft darüber geben, wo und wie ein Material entstanden ist.

 

So genannte „Isoscapes“, abgeleitet von „isotope“ und „landscape“, stellen zudem in Karten dar, wie sich Isotope räumlich in einer Landschaft verteilen. Das Team hat Isoscapes auf Grundlage von Blattmaterial einheimischer Arten verwendet, um zu zeigen, wo der Anteil an Stickstoff, der von der Akazie eingetragen wird, hoch ist und wo die eingewanderte Art das Wachstum anderer Arten beeinflusst: positiv durch zusätzlichen Stickstoff oder negativ durch Konkurrenz um Wasser. Bisher hatte man bei Untersuchungen nur die Pflanzenarten und die Nähe der Pflanzen zu einander in Betracht gezogen. Da dies, so die Forscher, der Heterogenität eines Ökosystems nicht gerecht werde, haben sie nun andere Einflüsse, etwa fernerkundlich erhobene topografische Daten, mit einbezogen.

 

 Schema zur Verdeutlichung, wie verschiedene Ebenen räumlicher Information zur Vorhersage der Einflüsse invasiver Arten in einem gemeinsamen Modell integriert werden können, um so die räumliche Heterogenität des Ökosystems zu berücksichtigen.

 

Aus den Ergebnissen folgt: Die Interaktion der Akazie mit einheimischen Pflanzen ist nicht nur arten-, sondern auch standortspezifisch. Um die jeweiligen Auswirkungen messbar zu machen, wird das Stickstoff-Isotopenverhältnis als so genannter Tracer verwendet. Das bedeutet, dass die Anzahl verschiedener Stickstoff-Isotope in Pflanzenblättern bestimmt wird. Das Verhältnis der Isotope gibt Auskunft darüber, woher der Stickstoff stammt, ob er also von einer Akazie eingebracht wurde oder aus dem unbeeinflussten System stammt. Das von den Forscherinnen ausgearbeitete Modell wird bisher nur auf die Acacia longifolia in Portugal angewendet, könnte in Zukunft aber auch bei anderen Pflanzen und in anderen Gegenden zum Einsatz kommen. Ziel ist, mit diesen Methoden dazu beizutragen, vielschichtige Zusammenhänge und Dynamiken in natürlichen Ökosystemen besser zu beschreiben, aufzuklären und zu verstehen.

 

Christiane Werner ist Professorin für Ökosystemphysiologie an der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen der Universität Freiburg. Ihre Mitarbeiterin Christine Hellmann forscht an der Universität Bielefeld.

 


 

Zeitalter der Extreme

 In zwei neuen Klimakammern erforschen Wissenschaftler der Universität Freiburg, wie sich veränderte Umweltbedingungen auf Pflanzen auswirken
von Yvonne Troll

 

Foto: Klaus Polkowski

 

Meterhoch ragt die Decke der ehemaligen Helikopterhalle des Freiburger Flugplatzes über den Köpfen der Versammelten. Kahl und kalt ist es hier. Aber die Stimmung ist gut, denn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Professur für Ökosystemphysiologie der Universität Freiburg haben an diesem Tag Grund zum Feiern. In einer Ecke der riesigen Halle stehen unscheinbar zwei neugebaute technologische Prachtstücke: Klimakammern. Mit ihnen will das Team unter der Leitung von Prof. Dr. Christiane Werner untersuchen, wie Pflanzen auf veränderte Umweltbedingungen reagieren.

 

Hintergrund ihrer Forschung, erklärt Werner etwas später in ihrem warmen, gemütlichen Büro bei einer Tasse Tee, sei der Klimawandel. Dieser würde zunehmend extreme Wetterverhältnisse hervorbringen, die Pflanzen unter Stress setzten. „Es kann Gegenden geben, in denen Trockenheit ein Problem ist, weniger aber die Temperatur. In anderen kann es dagegen zu häufigen Überflutungen kommen.“ Die Faktoren Temperatur, Licht und Feuchtigkeit ändern sich also nicht gleichmäßig. Hier kommen die Klimakammern zum Einsatz: Mit ihnen lassen sich die drei genannten Parameter unabhängig voneinander regulieren. So können die Forscherinnen und Forscher deren jeweilige Einflüsse untersuchen und beobachten, welche Strategien Pflanzen entwickeln, um beispielsweise mit Wassermangel umzugehen.

 

Natürlicher Isotopenkreislauf

 

Eine Besonderheit in Freiburg ist, dass sich die Wissenschaftler das Vorkommen von Atomen mit unterschiedlichen Kernmassen in der Umwelt zunutze machen: den stabilen Isotopen. Diese sind – anders als instabile Isotope – nicht radioaktiv und bilden Elemente wie Wasser-, Kohlen- oder Sauerstoff. Beispielsweise gelangen stabile Wasserisotope des Regens und Grundwassers über den Boden in die Pflanzen, die sie wieder an die Atmosphäre abgeben.  Das Verhältnis leichter und schwerer Isotope hinterlässt eine spezifische regionale Isotopensignatur, die auch im Menschen messbar ist. „Den Tee, den ich trinke, habe ich mit Schwarzwaldwasser gekocht“, sagt Werner. „Darin ist ein für diese Gegend typische Isotopensignatur, die ich später in meinen Haaren nachweisen kann.“

 

Anhand dieser natürlichen Spur kann die Biologin nachvollziehen, wo verschiedene Pflanzen Wasser aufnehmen – aus dem tiefen Grund- oder dem Oberflächenwasser – und ob sie um Wasser konkurrieren. Dafür gibt sie den Pflanzen in den Klimakammern von unten Wasser mit einer anderen Isotopensignatur als von oben. Durch die Messung der leichten und schweren Isotope kann Werner außerdem Rückschlüsse auf Prozesse in der Umwelt ziehen. Denn wenn diese sich verändert, ändert sich auch die Isotopenzusammensetzung. „Im Augenblick nimmt der Kohlenstoffdioxidgehalt in der Luft zu, weil wir Menschen sehr viel davon produzieren. Das vom Menschen Erzeugte hat eine andere Isotopensignatur als das, was von Natur aus in der Atmosphäre ist“, sagt Werner.

 

Hitzewellen auch in Freiburg

 

Die Ergebnisse aus den Klimakammern vergleicht das Team mit Messungen in Freilandexperimenten. Über einige Quadratmeter der Grasfläche am Flugplatz bauen die Wissenschaftler etwa Regendächer, mit denen sie 40 Prozent des Niederschlags ausschließen und damit Trockenheit simulieren können. Denn auch in der Region um Freiburg erwarten Klimaforscher häufigere Hitze- und Dürreperioden. Aktuell plant das Team zum Beispiel ein Projekt, in dem es die Widerstandsfähigkeit von Buchen erforschen will – eine Baumart, die rund um Freiburg oft vorkommt. Doch werden Buchen mit veränderten Klimabedingungen zurechtkommen? „Wir sehen im Augenblick weltweit eine Zunahme des Baumsterbens“, sagt Werner. Wenn Bäume durch Klimastress geschwächt werden, sind sie anfällig für Schädlingsbefall oder die Wasserleitung im Stamm wird beeinträchtigt. Wird diese unterbrochen, kann es das Todesurteil für einen Baum bedeuten. Deshalb werde in der Region diskutiert, ob Baumarten wie die Buche langfristig noch die richtigen seien, wenn sie sehr empfindlich auf Trockenheit reagieren. „Und da sind die Prognosen eindeutig: Wir müssen mit größeren Klimaextremen rechnen und sie werden gehäufter auftreten. Auch hier in der Region.“

 


 

Ökosysteme in Gefahr

 

Forscher zeigen, dass die Kombination von Dürreperioden und Ausbreitung von Pflanzen mediterrane Baumbestände bedroht

 

a) Natürlicher Korkeichenbestand; b) Mischbestand mit eingewanderten Zistrosen

 

Dürreperioden in halbtrockenen Wäldern, in denen sich strauchige Pflanzen ausgebreitet haben, gefährden das Ökosystem und damit den Baumbestand. Das ist das Ergebnis einer Studie, die ein internationales Team unter der Beteiligung von Prof. Dr. Christiane Werner vom Institut für Ökosystemphysiologie der Universität Freiburg in Portugal erarbeitet hat. Es ist das erste Mal, dass Forscherinnen und Forscher das Zusammenwirken der beiden Einflussfaktoren extremer Trockenheit und Pflanzeninvasion in mediterranen Waldgebieten untersucht haben. Dr. Maria C. Caldeira von der Universität Lissabon/Portugal leitete die Studie. Das Team hat die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlicht.

Dürreperioden in halbtrockenen Wäldern, in denen sich strauchige Pflanzen ausgebreitet haben, gefährden das Ökosystem und damit den Baumbestand. Das ist das Ergebnis einer Studie, die ein internationales Team unter der Beteiligung von Prof. Dr. Christiane Werner vom Institut für Ökosystemphysiologie der Universität Freiburg in Portugal erarbeitet hat. Es ist das erste Mal, dass Forscherinnen und Forscher das Zusammenwirken der beiden Einflussfaktoren extremer Trockenheit und Pflanzeninvasion in mediterranen Waldgebieten untersucht haben. Dr. Maria C. Caldeira von der Universität Lissabon/Portugal leitete die Studie. Das Team hat die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben die Reaktion von Korkeichen, in deren Umfeld sich die strauchartige Lack-Zistrose (Cistus ladanifer) ausgebreitet hat, auf die Dürreperiode 2011/2012 erforscht, die von dem Klimaforscher im Team (Dr. Joaquim Pinto, Universität Reading), als eines der trockensten Jahre seit 1950 identifiziert wurde. Dabei entfernte das Team in einem Teilgebiet des Waldes die Lack-Zistrose und verglich die Reaktion der Korkeichen mit der ihrer Artgenossen, die weiterhin mit dem Pflanzeneindringling konkurrierten. Die von der Lack-Zistrose befreiten Bäume zeigten sich widerstandsfähig gegenüber der Trockenheit; das Ökosystem blieb intakt. Dagegen litten die Korkeichen, die von den Sträuchern umgeben waren, stark unter der extremen Trockenperiode. Es zeigte sich, dass die Lack-Zistrose die Transpiration – die Verdunstung des Wassers über die Pflanzenblätter – innerhalb des Ökosystems dominierte. Gleichzeitig verdunsteten die Korkeichen weniger Wasser. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Zusammenwirken von extremen Trockenperioden in mediterranen Wäldern mit der Ausbreitung trockenresistenter Pflanzenarten zum Baumsterben beitragen kann.

Christiane Werner hat im Sommer 2015 den Ruf auf die neu ausgerichtete Professur für Ökosystemphysiologie an der Fakultät für Umwelt und natürliche Ressourcen der Universität Freiburg angenommen. Sie untersucht mit ihrem Team Prozesse in Pflanzen und Ökosystemen sowie deren Wechselwirkungen unter sich verändernden Umweltbedingungen. Mediterrane Ökosysteme stellen einen ihrer diversen Forschungsschwerpunkte dar. Bereits seit mehr als 20 Jahren forscht sie dazu in Korkeichenwäldern. Werner erhielt in diesem Jahr einen Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC) in Höhe von 1.9 Mio..

 

Originalpublikation:

Maria C. Caldeira, Xavier Lecomte, Teresa S. David, Joaquim G. Pinto, Miguel N. Bugalho, Christiane Werner (2015). Synergy of extreme drought  and shrub invasion reduce ecosystem functioning and resilience in water-limited climates. In: Scientific Reports. 5:15110, doi: 10.1038/srep15110

 

Kontakt:

Prof. Dr. Christiane Werner

Institut für Ökosystemphysiologie

Georges-Köhler-Allee 53/54

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Tel.: 0761/203-8003

E-Mail: c.werner@cep.uni-freiburg.de

www.cep.uni-freiburg.de

 


 

Die Professur für Ökosystemphysiologie bekommt neue Klimakammern

Klimakammern

Prof. Dr. Christiane Werner, Dr. Maren Dubbert, PD Dr. Jürgen Kreuzwieser

 

Zur Abschätzung der Folgen sich ändernder Klimabedingungen auf die Vegetation, ist eine grundlegende Technik in der experimentellen Pflanzenforschung einen Umweltparameter zu ändern und die Reaktion der Pflanzen auf diese Änderung zu untersuchen. Um eindeutige Ergebnisse zu erhalten ist es wichtig alle Parameter unabhängig voneinander ändern zu können. Dies ist schwieriger als man zunächst annehmen könnte, da Umweltparameter selten unabhängig voneinander sind: Reduziert man beispielsweise das Licht verringert man in der Regel auch die Temperatur. Darum ist diese Art von Experimenten nur in Klimakammern möglich die eine exakte unabhängige Regelung von Temperatur, Feuchte und Lichtintensität zulassen.

Aus diesem Grund wurden für die Professur für Ökosystemphysiologie unter der Leitung von Prof. Christiane Werner in den letzten Wochen zwei neue Klimakammern in der ehemaligen Helikopterhalle (054) am Flugplatz gebaut. Diese Kammern erlauben es diverse Klimabedingungen von winterlichen 5°C bis zu hochsommerlichen 40°C bei genau geregelter Luftfeuchte nach zufahren. Eine Besonderheit stellt die innovative LED Beleuchtung der Klimakammern dar. Diese Technik wird erst in jüngster Zeit in Klimakammern eingesetzt und ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Pflanzenlampen eine Energieersparnis von fast 30%. Außerdem ist die spektrale Zusammensetzung des LED-Lichtes dem natürlichen Sonnenlicht ähnlicher und die Anteile von Warm- und Kaltweiß können verändert werden. Diese Maßnahme der Energieeffizienz wurde seitens des Arbeitskreises Nachhaltige Universität Freiburg gefördert.

Die Professur für Ökosystemphysiologie hat ihren Forschungsschwerpunkt im Bereich von Atmosphären-Pflanzen-Boden Interaktionen und ihre Rückkopplung auf Ökosystemflüsse unter sich ändernden Umweltparametern. Hierbei stehen regulatorische Prozesse in Pflanzen (Schwerpunkt Gehölze), und Einflüsse von Umweltfaktoren auf diese Prozesse im Mittelpunkt.