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uni'wissen 01-2015

Phosphor ist ein zentraler Nährstoff für Pflanzen. Mit ihm produzieren sie in der Photosynthese Adenosintriphosphat, kurz ATP, als Energieträger für ihre Zellen. Sie machen ihn verfügbar, indem sie aus ihren Wurzeln Säuren abgeben, die phos- phorhaltiges Gestein verwittern. Doch ein anderer Prozess läuft gleichzeitig ab: Phosphor wird mit dem Regenwasser aus den Böden ausgewaschen und gelangt über Bäche und Flüsse ins Meer. Weltweit geht der Vorrat deshalb in vielen Ökosys- temen auf dem Festland auf lange Sicht zurück. Die Pflanzen müssen einen Weg finden, um den Nährstoff wiederzuverwerten, bevor er verloren geht. „Wir prüfen die Hypothese, dass Waldöko- systeme auf phosphorarmen Standorten ein be- sonders effizientes Recycling entwickelt haben, um dem Mangel zu entgehen“, sagt Prof. Dr. Frie- derike Lang. Die Bodenökologin von der Universität Freiburg ist Sprecherin des Schwerpunktprogramms „Ecosystem Nutrition: Forest Strategies for limited Phosphorus Resources“ der Deutschen Forschungs- gemeinschaft, das Ende 2013 die Arbeit aufge- nommen hat. Blätter, Streu und tote Pflanzen als Quelle Neben dem Gestein gibt es für Ökosysteme eine weitere Phosphorquelle: Blätter, Streu und tote Pflanzen – die Humusschicht über dem Mine- ralboden. Die Bedeutung dieses organischen Ma- terials als Speicher wird, so die Annahme der an dem Programm beteiligten Forscherinnen und Forscher, im Laufe der Zeit immer wichtiger. „Ökosysteme auf Standorten mit phosphor- reichen Böden haben offenbar zunächst die Strategie, so viel wie möglich aus der mineralischen Reserve zu gewinnen. Weil genug da ist, müssen sie nichts wieder- verwerten, und die Verluste sind hoch“, er- klärt Lang. Verhalten sich Lebensge- meinschaften aber über Tausende von Jahren so, verarmen die Böden. „Dann beginnen die Pflanzen, einen geschlos- senen Nährstoffkreislauf zu organisie- ren: Sie nehmen Phosphor aus dem organischen Material auf und sorgen da- für, dass möglichst wenig ausgewaschen wird.“ Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen an fünf Standorten in Deutschland, an denen forstliche Versuchsanstalten seit fast 30 Jahren Nährstoffflüsse untersuchen. Die Gebiete gleichen sich in vielen Aspekten: etwa in Bezug auf das Gestein, die Höhenlage, die sauren Bö- den oder die Buche als vorherrschende Baumart. Der Phosphorgehalt im Mineralboden jedoch nimmt von Standort zu Standort ab. Zwischen dem reichsten und dem ärmsten unterscheidet er sich um den Faktor 40. „Mit diesem Ansatz sind die Ergebnisse über einen langen Zeitraum hin- weg vergleichbar und lassen Rückschlüsse darauf zu, wie die Pflanzen auf das unterschiedliche An- gebot an Phosphor reagieren“, sagt Jaane Krüger, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Universität Freiburg, die das Programm koordiniert. Mikroorganismen und Pilze helfen Klar ist, dass es den Bäumen gelingt, sich auch an den phosphorarmen Standorten ausreichende Mengen anzueignen: Der Gehalt in Blättern und Nadeln ist überall ähnlich, Mangelerscheinungen gibt es nirgendwo. Dafür sorgen Mikroorganismen und so genannte Mykorrhiza-Pilze. Sie zersetzen abgestorbenes organisches Material und machen damit den Phosphor für die Pflanzen verfügbar. Die Mikroorganismen geben den Nährstoff in den Boden ab, sodass Wurzeln ihn von dort auf- nehmen können. Mykorrhiza-Pilze dagegen um- hüllen die Wurzelspitzen mit einem dichten Fadengeflecht, versorgen die Pflanzen direkt und erhalten im Gegenzug von ihnen Zucker.Blälätter, Streu und icicht über dem Mine- es organischen Ma- ie Annahme der an Forscherinnen und immer wichtiger. mit phosphor- ar zzunächst lich aus der winnen. Weil chts wieder- ndd hoch“, er- Lebensge- ende von een. „Dann geschlos- organisie- aus dem sorgen da- gewaschen wird.“ und Wissensscchaftler in Deutschland, an statalten seit fast 30 und erhalten im Gegenzug von ihnen Zucker. Wurzeln, Humus, Steine oder Partikel verschiedener Größe: Das Team der Freiburger Professur für Bodenökologie versorgt alle Arbeitsgruppen des Forschungsprogramms mit Proben der unterschiedlichen Bodenbestandteile. Foto: Thomas Kunz 37

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