Abwehr von Bäumen im Klimawandel

• Antragsteller: Professor Dr. Henrik Hartmann
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437772218

Ohne Kohlenstoff (C) wäre Leben auf der Erde nicht möglich. C bildet mit anderen Elementen komplexe Moleküle, die Pflanzen und Tieren als Energiequelle und als Baustein für Wachstum, Überleben und Vermehrung dienen. Pflanzen können Stresssituationen wie Trockenheit nicht durch Migration entkommen und die strategische Allokation von C-Ressourcen zu grundlegenden Funktionen des Metabolismus spielt daher eine entscheide Rolle im Kampf ums Überleben. Verbindungen, die direkt an Wachstum, Entwicklung und Vermehrung beteiligt sind, werden als Primärmetaboliten bezeichnet, während Sekundärmetaboliten für Interaktionen mit anderen Arten, Eliminierung von Schadstoffen und Abwehr gegen Feinde und Krankheiten wichtig sind.Allokation von C kanalisiert Sonnenenergie durch die Vegetation und spielt eine entscheidende Rolle für das terrestrische Leben, denn globale biogeochemische Kreisläufe (z.B. Energie, Wasser, Nährstoffe) und Ökosystemdienstleistungen wie Rohstoffproduktion, Klimaregulierung oder Biodiversitätsschutz hängen ebenfalls direkt oder indirekt von der C Verteilung ab. Der rasche Klimawandel bringt dieses Gefüge jedoch durcheinander und weitläufiges Absterben von Vegetationsgemeinschaften infolge von Klimaextremen wurde und wird weiterhin auf allen Kontinenten beobachtet. Dieses Absterben wird meist durch komplexe Wechselwirkungen zwischen Klima, Pflanzenphysiologie und Fressfeinden hervorgerufen und kann zu großflächigen Kalamitäten mittels z.B. Borkenkäferepidemien führen.Bisherige Untersuchungen zu klimabedingter Vegetationsmortalität haben jedoch oft die Rolle der pflanzlichen Abwehr, d.h. des Sekundärstoffwechsels, in solchen biotischen Wirkungsabfolgen vernachlässigt und konnten daher keine mechanistischen Kausalitätszusammenhänge für Vegetationssimulationsmodelle liefern. Obwohl Theorien über solche Kausalzusammenhänge schon vor Jahrzehnten entwickelt wurden, sind diese bisher empirisch nicht untermauert und unter schnellem Klimawandel wahrscheinlich anfechtbar. Diese Wissenslücken machen es z.Zt. unmöglich, Vorhersagen über den Zustand der Vegetation unter weiterem Klimawandel zu treffen.Unser Projekt wird drei wichtige Wissenslücken in Bezug auf die pflanzliche Abwehr im Klimawandel schließen: 1) Wie beeinflusst Klimawandel, insbesondere Trockenheit, die Produktion von Abwehrstoffen in verschiedenen Arten von Bäumen? 2) Wie beeinflussen unterschiedliche Konzentrationen von Abwehrstoffen den Lebenszyklus eines wichtigen Waldschädlings, des Europäischen Fichtenborkenkäfers? Und, 3) können Informationen aus 2 zur Verbesserung von Vorhersagen von Borkenkäferstörungen in mitteleuropäischen Wäldern beitragen? Dieses Projekt beruht auf integrativer und transdisziplinärer Forschung, einer Kombination von ökologischen Feldversuchen, physiologischen Analysen und biochemischen Tests, und fördert transkontinentale Kooperationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Jonathan Gershenzon; Professor Dr. Rupert Seidl