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Forschende verfolgen Aufnahme und Transport von Ressourcen mithilfe stabiler Isotope
Wasser und Stickstoff sind für Bäume lebenswichtig. Der Klimawandel verändert für sie jedoch die Verfügbarkeit von Wasser und damit die Aufnahme der darin gelösten Nährstoffe – besonders aus den oberen Bodenschichten, die schnell austrocknen. Wie greifen Bäume unter diesen Bedingungen auf Wasser und Stickstoff aus tieferen Bodenschichten zu? Forschende der Universität Göttingen haben erstmals in ausgewachsenen Bäumen verfolgt, wie sie beide Stoffe aufnehmen und von der Wurzel bis in die Baumkronen leiten.
Die Studie zeigt: Wasser erreicht die Baumkrone deutlich schneller. Stickstoff schwimmt nicht einfach im Wasserstrom mit, sondern wird im Boden und in der Wurzel durch biologische Prozesse, Mikroben und Pilze aufgehalten. Douglasien nutzen zudem mehr Ressourcen aus tieferen Bodenschichten als Buchen, insbesondere auf durchlässigen, sandigen Böden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Plant, Cell & Environment veröffentlicht.
Die Forschenden untersuchten 18 Douglasien und Buchen in zwei Wäldern. An einem Standort (Winnefeld) war der Boden lehmig und nährstoffreich, am anderen (Unterlüß) sandig und nährstoffarm. Dort injizierten die Forschenden Wasserstoff und Stickstoff gleichzeitig 60 Zentimeter tief in die Böden. Dabei nutzten sie stabile Isotope (²H für Wasserstoff und ¹⁵N für Stickstoff), die nicht zerfallen und somit nach ihrem Transport durch den Baum nachweisbar sind. Mit einem Saftfluss-Messgerät stellten sie fest, wie schnell Wasser durch den Baum strömt. Zur erwarteten Ankunftszeit kletterten sie in die Baumkronen und entnahmen zwei Monate lang Proben aus den Blättern und dem wasserleitenden Gewebe, um die Ankunft der Isotope zu messen.
Die Wasserstoff-Isotope erreichten die Kronen der 20 bis 30 Meter hohen Bäume in vier Wochen oder früher. Stickstoff-Isotope waren dagegen erst nach vier bis sechs Wochen nachweisbar. „Wasser fließt schnell durch die Leitbahnen der Bäume, und zwar als beständiger Wasserstrom von den Wurzeln zu den Blättern. Stickstoff wird vom Wasser mitgeführt, unterwegs aber von biologischen Prozessen gebremst. Dass der Transport der beiden Ressourcen so entkoppelt verläuft, wurde bislang nur im Labor, nicht aber im Wald an ausgewachsenen Bäumen nachgewiesen“, erklärt Dr. Klara Mrak, eine der zwei Erstautorinnen, die während ihrer Promotion an der Universität Göttingen an der Studie mitgewirkt hat und mittlerweile an der Universität Jena arbeitet.
Bäume auf sandigen Böden, in denen Wasser schnell versickert, nahmen mehr Ressourcen aus tieferen Bodenschichten auf als Bäume auf lehmigen Böden. „Douglasien können auf sandigen Böden Ressourcen aus der Tiefe aufnehmen, noch mehr als Buchen. Diese Beobachtung unterstreicht ihre Anpassungsfähigkeit unter Trockenstress“, ergänzt die zweite Erstautorin Dr. Christina Hackmann aus der Abteilung „Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen“ der Universität Göttingen. „Das sind vielversprechende Eigenschaften für klimaresiliente Wälder in Zeiten zunehmender Dürren.“
Dr. Klara Mrak
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät
Professur Bodenkunde
Telefon: 0157 31912684
E-Mail: klara.mrak@uni-jena.de
Internet: http://www.chemgeo.uni-jena.de/51689/mrak
Dr. Christina A. Hackmann
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie
Abteilung Waldbau und Waldökologie der gemäßigten Zonen
Büsgenweg 1, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 39-23643
E-Mail: christina.hackmann@uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/695883.html
Mrak K, Hackmann CA et al. De-Coupled Water and Nitrogen Translocation From Subsoil to Canopy of Temperate Forest Trees. Plant, Cell & Environment (2026). https://doi.org/10.1111/pce.70327
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=8083 weitere Fotos
Criteria of this press release:
Journalists
Environment / ecology, Oceanology / climate, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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