Kohlenstoff-Speicherung: Allokation & Respiration

Photosynthese

• Zucker, Stärke

• -> chemische Energie

• -> C-Skelett

Allokation zu Senken

Waschstum - Zellteilung und Zellstreckung

Demand of a plant organ or process for carbohydrates

Quelle -> Senke

• Phloem Beladung

• Phloem Transport

Druckstromtheorie Münch

• Phloem Entladung

Das Phloem ist eine sehr dünne verletzliche Schicht zwischen Xylem und Borke

Long-distance transport system in plants for flow of carbohydrates and other solutes

C Allokation je nach Bedarf:

• Functional balance theory

  • Nährstoffmangel -> Wurzeln

  • Wassermangel -> Wurzeln

  • Lichtmangel -> Holz

1. Speicherung

2. Atmung

3. Stress Vertiedigung

4. Exudate & Mykorrhiza

Speicherung: Kohlenhydrate

• Parenchymzellen sind C-Speicher

Speicherstoffe während Trockenheit

C-Speicher nehmen ab:

• Kaum C-Aufnahme während Trockenheit

• Weil Atmung aber weiterhin stattfindet

Atmung: Energie für physiologische Prozesse

• Wachstumsatmung

  • ca. 25% des Kohlenstoffs der neu im Gewebe eingebaut wird

• Erhaltungsatmung

  • ca. 50% der gesamten Pflanzenatmung

  • Umsatz von Proteinen

• Atmung für Nährstoffaufnahme

  • Wurzeln: Ionen-Aufnahme und Transport zwischen Membranen

• -> ca. 40-70% des täglichen assimilierten C wird wieder veratmet

Atmung: Temperatur- und Feuchteabhängig

• Atmung steigt exponentiell mit der Temperatur, solange andere Faktoren nicht limitieren

• Bei sehr hohen Temperaturen sinkt die Atmung wieder. Da C-Aufnahme limitiert.

Sekundärmetabolite: Compounds produced by plants that are not essential for normal growth and development

dienen häufig der Verteidigung gegen Patogene oder der Abwehr von Parasiten

Wurzel C-Exudate

• Rhizosphäre: direkt durch Wurzeln beeinflusster Raum im Boden; wenige mm

• C-Exudate: Stimulieren Mikoorganismen in der Rhizosphäre

  • verbessern Nährstoffaufnahme

• Trockenheit: erhöhte die C-Allokation zu Wurzel Exudaten

Biomasse Verteilung

• Root:Shoot ratio

• Huber-Value (Blatt zu Splitholzoberfläche - junge, physiologisch aktive Holz)

Tracer versuche

• 13C Isotope

• 14C Isotope

Beispiel: C Allokation mit 13 CO2 Labeling

• C Aufnahme und Verteilung nach 9 Wochen Trockenheit

Als Kohlenstoffsenke (auch Kohlendioxidsenke oder CO2-Senke) wird in den Geowissenschaften ein natürliches Reservoir bezeichnet, das – in geologischen Zeitmaßstäben betrachtet – vorübergehend mehr Kohlenstoff aufnimmt und speichert, als es abgibt

Ist Aufforstung eine Möglichkeit um CO2 zu reduzieren?

• Mehr Photosynthese = Mehr C Aufnahme und Speicherung?

• CO2 Aufnahme (GPP) ist nicht gleich C-Verbleib in der Pflanze (NPP)/Ökosystem (NEP)

• Limitierende Umweltbedingungen, CO2-Aufnahme z.B. reduziert bei Trockenheit oder sogar CO2 Emissionen bei Feuer

• Nutzung des Holzes entscheidet über Dauer der Speicherung/ CO2 Entzug aus der Atmosphäre

• Plantagen reduzieren Biodiversität; evntuell invasive Arten gefährden andere Ökosysteme

• Flächenkonflikt. Gibt es überhaupt genug Platz um großflächig aufzuforsten?

• Andere Treibhausgase (z.B. CH4, N20) werden nicht berücksichtigt

Beispiel: Aufforstung semi-arider Gebiete

Allokation: Transport via Phloem; nach Bedarf; Senkengetrieben

Rauto: Wachstum & Stoffwechsel

Rhetero: Abbau von Biomasse; Bodenkohlenstoff

NEP: Kohlenstoff-Speicherung im Ökosystem

• NEP = C Aufnahme - C Verlust durch Atmung

• abhängig von Umweltfaktoren und Störungen

C Aufnahme =/ C-Speicherung

Aufforstung als CO2 offset: kritisch, da C Verbleib in Holz/ Boden nicht garantiert werden kann