Erwärmungsbedingte Veränderungen der Knospendormanz und ihre Auswirkungen auf die Blattphänologie von häufigen mitteleuropäischen Baumarten

• Antragsteller: Dr. Andrey Malyshev
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403176259

Blattaustrieb im Frühling und Blattseneszenz im Herbst bestimmen die Länge der Vegetationsperiode und sind damit entscheidende Faktoren für die Produktivität eines Ökosystems. Wärmere Frühjahrs- und Herbsttemperaturen werden mit zeitigerem Frühjahrsaustrieb und verzögerter Blattseneszenz in Zusammenhang gebracht. Die kürzlich beobachtete Verringerung der Rate des Frühlingsaustriebs pro Erwärmungsgrad in den letzten Jahrzehnten spiegelt jedoch eine nichtlineare Reaktion der Phänologie auf Erwärmung wider. Der Austrieb einiger Pflanzenarten könnte mit voranschreitender Erwärmung aufhören weiter vorzurücken oder sich wieder verspäten. Das Ende der Vegetationsperiode ist noch schwerer vorherzusagen. So kann die Blattseneszenz durch einen früheren Knospenaustrieb beschleunigt, durch warme Temperaturen im Herbst verzögert werden. Ein besseres Verständnis der Ursachen von artspezifischen Verschiebungen der Phänologie im Zuge des Klimawandels ist nötig um Veränderungen in Ökosystemfunktionen, in der Zusammensetzung von Pflanzengesellschaften sowie in Tier-Pflanze-Interaktionen besser vorhersagen zu können. Pflanzenphänologie wird nicht nur durch die Herbst- und Frühlingstemperatur bestimmt. Die Tiefe der Dormanz, die Tageslänge und sowohl saisonale als auch jährliche Legacy-Effekte sind weitere Steuerungsgrößen. Lange Zeit stützte sich die Forschung in der Pflanzenphänologie größtenteils auf Beobachtungen, indem phänologische Daten mit Temperaturaufzeichnungen korreliert wurden. Ein verbessertes Verständnis der Dormanz erlaubte jüngst eine bessere Erklärung der biologischen Steuerung des Knospenaustriebs. So können warme Temperaturen während der Induktion der Dormanz im Herbst deren Tiefe erhöhen und damit zu späterem Knospenaustrieb im Frühling führen. Deswegen findet die Dynamik der Knospendormanz in jüngsten phänologischen Modellen Berücksichtigung. Allerdings ist der artspezifische Einfluss von Photoperiode und Temperatur bei der Dormanzinduktion unklar und bedarf weiterer Forschung. Die Experimente im Rahmen dieses Projektes werden auf folgende Aspekte fokussieren: a) der relative Einfluss von Photoperiode versus Temperatur auf die Dormanztiefe, b) erwärmungsbedingte Veränderungen der Dormanztiefe und c) Legacy-Effekte des Knospenaustriebs im Frühling auf die folgende Blattseneszenz und künftigen Frühlingsaustriebs. Dazu werden zielgerichtete Manipulationen der Photoperiode und Temperatur durchgeführt, um deren Wirkung auf Dormanz und Phänologie im darauffolgenden Frühling zu quantifizieren. Es werden Unterschiede zwischen wichtigen europäischen Baumarten sowie zwischen Herkünften von Fagus sylvatica, einer der wichtigsten mitteleuropäischen Baumarten, quantifiziert. Die Ergebnisse werden, im Gegensatz zu gängigen "black box" Modellen, die erwärmungsbedingten Veränderungen in der Phänologie über ein verbessertes Verständnis der Knospendormanz besser erklären. Sie werden damit eine wertvolle Basis für zukünftige phänologische Modelle darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen