BayFORKLIM

BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

U5 (zweite Phase) UV-B-Stahlung und Wasserstress

Arbeitsfeld:

Die Zunahme der UV-B-Strahlung in Bodennähe wird sich, trotz der Verabschiedung des Montrealer Protokolls und Folgeabkommen, durch einen weiteren Abbau des stratosphärischen Ozons, an dem halogenierte Kohlenwasserstoffe maßgeblich beteiligt sind, fortsetzen. Die Wirkung von UV-B-Strahlung (280-320 nm) auf Pflanzen ist vielschichtig und erst in Ansätzen verstanden. Insbesondere bei Bäumen ist über die Wirkung von UV-B-Strahlung in Kombination mit anderen Umweltfaktoren wenig bekannt. Ziel der Untersuchungen war es, die Einflüsse von UV-B-Strahlung und Wasserstreß auf die Physiologie von Fichten (Picea abies [L.] Karst.) zu untersuchen. Zur Durchführung der Experimente wurden vier belüftete, UV-B-durchlässige Kleinkammern und zwei klimatisierte UV-B-durchlässige Kleingewächshäuser (Solardome) am IFU in Garmisch-Partenkirchen entwickelt und installiert. Fol-gende pflanzenphysiologische Prozesse wurden in vegetativ vermehrten Jungfichten untersucht: photosyn-thetischer Gaswechsel, Chlorophyllfluoreszenz, RubisCO-Aktivität, Akkumulation von UV-B-Schirm-pigmenten, antioxidativer Stoffwechsel, Akkumulation und Emission von flüchtigen organischen Verbindungen. Die Netto-CO2-Assimilation wurde, im Gegensatz zum Wasserdamp-faustausch, durch UV-B-Strahlung bei natürlicher CO2-Umgebungskonzentration von 360 µbar nicht beeinflußt. Es zeigte sich, daß eine gewisser Anteil an UV-B-Strahlung für ein optimales Funktionieren der Stomata notwendig ist. Insgesamt manifestierte sich keine Wirkung der natürlichen UV-B-Strahlung, auch nicht in Kombination mit sommerlilcher Bodentrockenheit, auf die Photosynthese und Biomasseentwicklung bei Fichten. Deutliche Effekte der natürlichen UV-B-Strahlung auf die Pigmentausstatung der Nadeln war vor allem im Frühsommer, während de Austriebsphase, zu beobachten. Ähnlich wie in den Jahren 1995 und 1996 zeigten die neuen Untersuchungen, daß der Einfluß von natürlicher UV-B-Strahlung im allgemeinen nur eine geringe Reaktion antioxidativer Systeme auslöst. Jedoch scheinen die Nadeln während des Austriebs besonders empfindlich zu sein, da hier die deutlichsten Effekte gefunden wurden. Jedoch erzeugt Trockenstreß offenbar eine zusätzliche Belastung. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, daß die Fichte für die Einwirkung kombinierter Streßfaktoren besonders sensitiv ist. In den Fichtennadeln zeigten die UV-B-Schirmpigmente, Flavonoide und Hydroxy-Zimtsäure-Derivate ab Juli um ca. 20 % erhöhte Konzentrationen als Folge der UV-B-Behandlung. Ein Effekt der Bodentrockenheit auf die UV-B Schirmpigmente war nicht nachweisbar. Die in Harzlakunen gespeicherten Isoprenoidgehalte wurden un-ter UV-Bestrahlung und Bodentrockenheit verändert. Dieser Effekt manifestierte sich erst am Ende der Vegetationsperiode. Einzelne Hauptkomponenten wurden unter UV-B-Strahlung um ca. 30 % reduziert. Im Gegensatz dazu nahm die Abgabe von a-Pinen, der Haupkomponente im Isoprenoid-Emissionsmuster, durch UV-B-Strahlung zu und wurde infolge von Bodentrockenheit im Vergleich zur Kontrolle in etwa verdoppelt. Diese Effekte auf den Isoprenoidstoffwechsel waren jedoch in den Untersuchungsjahren unterschiedlich ausgeprägt und scheinen fichtenklonspezifisch zu sein.

Forschungsbedarf:
bereits abgeschlossen

Gefördert durch:
Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz