Das Photosynthesepotential der Baumrinde

Die Forschung im Bereich der Pflanzenphysiologie und Pflanzenanatomie von Gehölzen konzentriert sich hauptsächlich auf das Holz von Stämmen, primäre Wurzeln und Blätter, während der Rinde im Vergleich dazu bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Kleine Poren in der äußeren Rinde, die so genannten Lentizellen, ermöglichen einen kontinuierlichen Gasaustausch zwischen der Atmosphäre und den darunterliegenden lebenden Gewebe der Rinde und des Holzes. Ein bisher kaum beachteter Aspekt der Rinde ist die multifunktionale Rolle, die sie im Kohlenstoffhaushalt der gesamten Pflanze spielt. Direkt unter der toten Außenrinde befindet sich eine den Stamm umschließende grüne Hülle aus lebenden Zellen, die reichlich Chloroplasten enthalten. Die Hauptfunktion dieser grünen Hülle ist vermutlich die Refixierung des bei der Atmung produzierten Kohlenstoffdioxids (CO2), sie könnte aber auch andere überlebenswichtige Funktionen, wie Sauerstoffversorgung, Aufrechterhaltung des Wassertransportes, Abwehr von Krankheitserregern und Heilung bei mechanischen Verletzungen, für den Baum erfüllen. Mit zunehmendem Alter der Stämme reduziert sich im Zuge der Borkenbildung die Lichtdurchlässigkeit der Außenrinde, sodass die innere Rinde nicht mehr zur Photosynthese fähig ist. Dies stellt einen Kompromiss zwischen der schützenden Funktion der Außenrinde und der physiologischen Funktion der darunter liegenden lebenden Gewebe dar. Zielsetzungen: Das Hauptziel ist die Untersuchung der Multifunktionalität des lebenden, grünen Bereichs der Rinde in Bezug auf: Kohlenstoffhaushalt, Pflanzenhydraulik, Gasaustausch, Lichtdurchlässigkeit sowie biomechanische Funktionen. Das Projekt zielt darauf ab, eine neue Forschungsdisziplin namens "Phytodermatologie" zu etablieren, die funktionelle, strukturelle und physiologische Ansätze in die Betrachtung der Rinde einbezieht, um Lücken in unserem derzeitigen Wissen zu schließen. Herangehensweise: An zehn verschiedenen Baumarten, die sich in Rindenstruktur, Lentizellentyp sowie Rinden- und Holzanatomie unterscheiden, werden histologische und physiologische Untersuchungen durchgeführt, mit dem Ziel, den Nettokohlenstoffgewinn der gesamten Pflanze, die Verteilung der grünen Rindenschicht innerhalb und zwischen den Arten, sowie die photosynthetische Kapazität der Rinde zu bestimmen. Originalität und Innovation: Die Rolle der grünen Rindenschicht für den Kohlenstoffhaushalt, die Sauerstoffversorgung und die Hydraulik von Gehölzen ist noch weitestgehend unerforscht. Die Kombination von klassischen Methoden der Anatomie mit modernsten Technologien wie microCT zur Messung von Strukturveränderungen der Lentizellen, Chlorophyll-Fluoreszenztechniken zur Messung der Lichtdurchlässigkeit, 13C-Markierung, und Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS) zur Verfolgung der verschiedenen CO2-Flüsse im Stamm sollte es uns ermöglichen, neue Erkenntnisse über Struktur und Funktion der Rinde zu gewinnen.