Einfluss von Boden-Phosphorstatus auf holzanatomische Eigenschaften und Nährstoff-Rückführung in holzigen Pflanzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem vorliegenden Forschungsprojekt wurde untersucht, wie Bodenphosphor die Holzanatomie und die Nährstoff-Rückführung aus absterbendem Gewebe in immergrünen australischen Baumarten beeinflusst. Hierbei lag der Fokus auf der Beziehung zwischen Nährstoffen und Parenchymgewebe, den lebenden Zellen im Holz. Aufgrund der geringen Verfügbarkeit von Phosphor (P) in vielen Böden weltweit wenden Pflanzen adaptive Strategien an. Um Photosynthese und Wachstum aufrechtzuerhalten, können entweder Nährstoffaufnahme optimiert und/oder Nährstoffverluste reduziert werden. Im Rahmen des Projekts waren sowohl die praktische Arbeit im Feld, als auch das Gewächshausexperiment, trotz des engen Zeitplans erfolgreich. In Zusammenarbeit mit einem Programmierer wurde eine Software zur Unterscheidung von Zelltypen basierend auf Zellgröße und Farbe entwickelt. Die Java-basierte "Cell-IT" Software kann zukünftig für verwandte holzanatomische Untersuchungen verwendet werden. Die Durchführung der Feldforschung und der folgenden Analysen wurde ohne größere methodische oder technische Schwierigkeiten durchgeführt. Leider erlaubte der extrem flachgründige und felsige Boden keine sinnvolle Durchführung der Untersuchungen an Wurzeln. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie bestätigen, dass der Parenchymanteil im Holz zwischen Arten viel stark variiert als plastisch innerhalb einer Art mit ähnlichen Mustern in Zweigen und Stammholz. Entgegen den Erwartungen gab es keine eindeutigen Beziehungen zwischen Parenchymanteil und Nährstoffkonzentrationen im Holzgewebe sowie zwischen Parenchym und Bodennährstoffen. Da das übrige Holzgewebe - Fasern und Gefäßzellen - relativ konstante Nährstoffkonzentrationen aufweisen, kann daraus geschlossen werden, dass es ausgeprägte Unterschiede in der Nährstoffkonzentration zwischen den Parenchymzellen selbst geben muss. Variable Stoffwechselaktivitäten oder justierbare Speicherfunktion, könnten die Unterschiede in der Nährstoffkonzentration des Parenchyms erklären. Es wurde weiterhin bestätigt, dass Arten auf nährstoffarmen Böden im Durchschnitt eine höhere Effizienz in Nährstoff-Rückführung aufweisen, insbesondere bei Blättern. Außerdem wird P sowohl aus Blättern als auch aus Stammholz effizienter rückgeführt als N. Dennoch zeigten die beobachteten Werte für Nährstoff-Rückführung im Holz eine breite Streuung. Überraschenderweise fanden sich im Stammholz einiger weniger Arten negative Werte für die Rückführung, mit anderen Worten, die Konzentrationen von Nährstoffen im inneren Kernholz waren höher als im äußeren Splintholz. Unter Verwendung von hier erhobenen Merkmalsdaten und von Annahmen, die auf der 'pipe-model' Theorie basieren, wurde der Beitrag von Holzproduktion je vorhandener Blattfläche zum Nährstoffhaushalt eines Baumes errechnet. Den Berechnungen zufolge hängt der Nährstoffbedarf für Holzproduktion stark von der Baumhöhe ab, und übersteigt den Bedarf für Laubproduktion bei Baumhöhen von ca. 8m (für N) und 11m (für P). Folglich können die Produktionskosten in Nährstoffeinheiten von Holz je Blattfläche unter bestimmten Umständen sogar die Baumhöhe begrenzen. Dies stellt einen wichtiger Einflussfaktor dar, der in wissenschaftlicher Literatur weithin unterrepräsentiert ist. Auch nach Abschluss dieses Projekts bleibt die Funktion der Variabilität in Parenchymgewebes im Holz weitgehend ungelöst. Messungen zur Zusammensetzung und Verteilung struktureller und nicht-struktureller Nährstoffe könnten Aufschluss darüber geben, warum parenchymreiches Gewebe nicht gleich nährstoffreichem Gewebe ist. Die Verwendung integrativer molekularer und biophysikalischer Techniken kann in zukünftigen Projekten helfen, Unterschiede in der Nährstoffkonzentration im isolierten Parenchym zu untersuchen und dazu beisteuern und die holzanatomische Funktionalität in Bezug auf Nährstoffbudgets in Pflanzen zu verstehen.
