Verstehen, wie sich der Klimawandel auf unser Ökosystem auswirkt
Pflanzen sind ein faszinierende Studienobjekte. Viele Forscherinnen und Forscher untersuchen sie, um die Auswirkungen des Klimawandels auf unser Ökosystem zu verstehen, aber auch um vorherzusagen, wie es auf zukünftige Veränderungen reagieren könnte. Eines dieser Forschungsgebiete ist die Ökohydrologie. Schauen wir uns an, wie Forscherinnen und Forscher die winzigen Pflanzenöffnungen untersuchen und wie sie Wege finden, die verborgene Hälfte der Pflanzen zu beobachten – die Wurzeln.
Stomata – winzige Pflanzenmünder
Pflanzen nehmen CO2 für die Photosynthese auf, verlieren aber gleichzeitig auch Wasser. Spaltöffnungen sind die Verbindung zwischen dem Wasserkreislauf und der Vegetation: Das Wasser verlässt den Boden und dringt über die Wurzeln in die Pflanze ein, um dann durch diese kleinen Löcher in die Luft zu gelangen. Warum untersuchen Forscher sie?
Am Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) untersuchen der Ökohydrologe Stan Schymanski und sein Team verschiedene Aspekte der Interaktion von Pflanzen mit ihrer Umgebung – zum Beispiel, indem sie die Spaltöffnungen der Pflanzen, in der Wissenschaft „Stomata“ genannt, untersuchen.
Sein Team untersucht, wie sich der Klimawandel und Umweltveränderungen im Allgemeinen auf die Vegetation und die Wasserressourcen auswirken können. In der Praxis bedeutet das, dass untersucht wird, wie die Blätter mit der Atmosphäre interagieren, wie die Wurzeln mit dem Boden interagieren und wie die Pflanze Wasser transportiert. Auf dieser Grundlage wird ein mathematisches Modell erstellt – erklärt Stan:
„Es ist eine abstrakte, mathematische Darstellung eines ökologischen Systems. Es kann zum Beispiel eine einzelne Pflanze, eine Population oder eine ökologische Gemeinschaft umfassen. Wir entwickeln Modelle, um das reale System besser zu verstehen und um Vorhersagen zu treffen, die auf theoretischen Erkenntnissen basieren.“
Auf lokaler Ebene hat Stan zum Beispiel mit der Stadt Differdange zusammengearbeitet, um sie dabei zu unterstützen, ihre Bäume nach Dürreperioden zu schützen.
In den letzten Jahren wurde die Forschung von Dr. Stan Schymanski durch ein 2-Millionen-Euro-Stipendium der FNR im Rahmen des ATTRACT-Programms der FNR ermöglicht, das vielversprechende junge Wissenschaftler bei der Gründung ihrer eigenen Forschungsgruppe in Luxemburg unterstützt.
Die verborgene Hälfte der Pflanzen
Der versteckte Teil der Pflanzen – das Wurzelsystem – spielt eine wichtige Rolle für Pflanzen und für unser Ökosystem, denn Pflanzen speichern Kohlenstoff im Boden. Aber wie erforscht man überhaupt Wurzeln – und warum?
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Luxemburg arbeiten daran, zu verstehen, wie Wurzeln durch Veränderungen in der Wasserverfügbarkeit beeinflusst werden, z. B. nach einer Dürre oder nach starkem Regen.
„Eine der größten Herausforderungen in der Wurzelforschung besteht darin, zu verstehen, wie dynamisch sich Wurzeln anpassen, wenn sie schnellen Veränderungen in der Wasserverfügbarkeit um sie herum ausgesetzt sind, zum Beispiel nach einem Sommergewitter. Wurzeln können sich an Veränderungen der Wasserverfügbarkeit im Laufe der Jahreszeiten anpassen. Aber wie reagieren Wurzeln, wenn diese Veränderungen innerhalb von Tagen oder sogar Stunden auftreten?“,
fragt der Pflanzenbiologe Samuele Ceolin, ein junger Forscher, der zur Gruppe von Stan Schymanski am LIST gehört.
Im Rahmen seiner Doktorarbeit führte Samuele Ceolin Experimente an Maispflanzen durch, bei denen er die Wassermenge, die der Pflanze zur Verfügung steht, räumlich und zeitlich manipulieren konnte.
Indem ich an verschiedenen Stellen des Bodens, die mit den Wurzeln in Berührung kommen, und zu verschiedenen Zeitpunkten Wasserpulse verabreichte, konnte ich beobachten, ob und wie die Wurzeln ihr Wachstum an die täglichen Veränderungen der Wasserverfügbarkeit anpassen.“
Die bisherigen Ergebnisse sehen vielversprechend aus und deuten darauf hin, dass sich die Wurzeln schnell und dynamisch anpassen, wenn sich die Bedingungen für die Bodenfeuchtigkeit entlang des Bodenprofils schnell ändern. Diese Ergebnisse könnten dazu beitragen, die dynamischen Reaktionen der Wurzeln in verbesserten Pflanzenzuchtprogrammen und bei der Vegetationsmodellierung zu berücksichtigen.
Mehr über diese Forschung gibt’s auf fnr.lu:
