In meiner Diplomarbeit habe ich den Einfluß erhöhter atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf Wachstum, Entwicklung undWasserhaushalt der C3-Pflanzen Chenopodium album und Senecio vulgaris und der C4-Pflanze Amaranthus retroflexus untersucht.Hierzu wurden die Pflanzen bei kontrollierter Wasserversorgung, zwei Düngestufen (0, 500 mg N/Topf) und drei CO2Konzentrationen(Außenluft, 550 ppm, 715 ppm) in Open-top-Kammern exponiert. Im Verlauf der Expositionsperiode wurden Bodenwasserpotential,Wasserverbrauch, Wachstum und Entwicklung der Pflanze sowie der Gaswechsel auf Blattebene bestimmt. Aus den Ergebnissen derErnte wurden Biomasse, Stickstoffgehalt, Blattfläche und Wassernutzungskoeffizient der Produktivität berechnet.
Die erste Expositionsperiode war durch hohe Temperaturen und geringes Wasserangebot gekennzeichnet, so daß der Gaswechsel vonSenecio und Chenopodium Anzeichen von Trockenstreß zeigten. Die zweite Expositionsperiode wies geringere Temperaturen und einreichliches Wasserangebot auf.
Die C3-Pflanzen reagierten erwartungsgemäß mit gesteigerten Photosyntheseraten auf erhöhte CO2-Konzentrationen. Bei Chenopodiumdeuteten sich Anzeichen einer Akklimation der Photosynthese an erhöhte CO2-Konzentrationen an. Diese können aber auch aber auchAusdruck der beschleunigten Entwicklung und früheren Seneszenz sein. Amaranthus wies eine geringe Steigerung der Photosyntheseratedurch erhöhte CO2-Konzentrationen auf. Dies kann als Anzeichen für eine Anpassung der C4-Pflanze an erhöhte CO2-Konzentrationengedeutet werden.
Chenopodium und Amaranthus reagierten erwartungsgemäß mit gesenkter stomatärer Leitfähigkeit auf erhöhte CO2-Konzentration,wobei die Reaktion von Chenopodium bei Trockenstreß deutlicher ausfiel als bei guter Wasserversorgung. Senecio zeigte nur bei einemangespannten Wasserhaushalt eine gesenkte stomatäre Leitfähigkeit, bei guter Wasserversorgung waren die Stomata insensitiv fürgesteigerte CO2-Konzentrationen. Durch Trockenstreß wurde die Sensitivität der Stomata (der C3-Pflanzen) für erhöhteCO2-Konzentrationen gesteigert.
Das Verhältnis der interzellulären zur externen CO2-Konzentration wurde durch die erhöhte CO2-Konzentration bei keiner Pflanzenartgeändert.
Der Wassernutzungskoeffizient der Photosynthese (WUEPh) sank bei allen Arten mit zunehmendem Wasserdampfsättigungsdefizit derLuft. Die C4 Art wies bei einem Wasserdampfsättigungsdefizit der Luft von 20 hPa eine doppelt so große WUEPh wie die C3 Arten auf. In715 ppm war die WUEPh bei allen Arten um ca.100% gesteigert, gegenüber 400 ppm .
Der Wassernutzungskoeffizient der Produktivität (WUEPr) war durch erhöhtes CO2 bei allen drei Arten gesteigert. Chenopodium erzielte inerhöhter CO2-Konzentration größere Biomassen bei geringerem Wasserverbrauch. Senecio wies eine deutliche Biomassesteigerung auf,allerdings bei gesteigertem Wasserverbrauch. Bei Amaranthus waren sowohl Biomasse- als auch Transpirationsänderung gering, aberdie Effekte addierten sich. Die WUEPr war zum Zeitpunkt der Ernte bei der C4-Art Amaranthus doppelt so hoch wie bei den C3-Arten. DasWachstum wurde bei allen drei Arten durch erhöhte CO2-Konzentrationen gefördert, wobei dieser Effekt bei den C3-Pflanzen deutlicherausfiel als bei Amaranthus. Die C3-Pflanzen wiesen in erhöhter CO2-Konzentration in der Jugendphase eine deutlicheWachstumsbeschleunigung gegenüber den Pflanzen in Außenluft auf. Dies führte in dieser Wachstumsphase zu höherem Wasserverbrauchder Pflanzen in erhöhten CO2-Konzentrationen. Mit zunehmendem Alter der Pflanzen verringerte sich die wachstumsstimulierende Wirkungder erhöhten CO2-Konzentration, und die Pflanzen verbrauchten weniger Wasser als die Pflanzen in Umgebungsluft. Zum Zeitpunkt derErnte hatte Senecio in erhöhter CO2-Konzentration mehr Wasser verbraucht und Chenopodium weniger als in Außenluft.
Das Blattgewicht und die Blattfläche wurden durch die erhöhten CO2-Konzentrationen wenig geändert. Das Verhältnis der Blattfläche zuTrockengewicht der Gesamtpflanze war bei den C3-Pflanzen in erhöhten CO2-Konzentrationen verringert, bei Amaranthus unverändert.Das Verhältnis der Blattfläche zu Blattgewicht war bei allen Arten in erhöhten CO2-Konzentrationen verringert.
Die Stickstoffkonzentrationen in den Pflanzengeweben waren bei allen Arten in Pflanzen aus erhöhten CO2-Konzentrationen geringer als inPflanzen aus Außenkonzentration, wobei sich die aufgenommene Stickstoffmenge nicht unterschied. Die unterschiedlicheStickstoffkonzentration in den Pflanzen ist wahrscheinlich das Ergebnis gesteigerter Biomasseproduktion in erhöhter CO2-Konzentrationbei limitiertem Stickstoffangebot.
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