Dendro-Isotope und die Jahrringbreiten als Klimaproxis der letzten ...

3 STABILE ISOTOPE IN JAHRRINGEN
Das Blattwasser bzw. das Chloroplastenwasser wiederum determiniert den Isotopenwert
der Kohlenhydrate, die während der Photosynthese in den Blättern gebildet werden und
zumindest teilweise während der späteren Schritte der Zellulosefestsetzung erhalten
bleiben (YAKIR 1992; FARQUHAR & LLOYD 1993). Allerdings finden bei der Bildung
organischen Materials ebenfalls biochemische Prozesse statt, während derer gegen die
schweren Isotope diskriminiert wird (STERNBERG 1989; LUO & STERNBERG 1992; YAKIR
1992; FARQUHAR et al. 1998). So ist die während der Photosynhese produzierte
Blattzellulose bis zu 27‰ ( + 3‰) schwerer als das umgebende Blattwasser (DENIRO &
EPSTEIN 1979).
Die Frage, welche weiteren Fraktionierungen nach dem Transport der Kohlenhydrate aus
dem Blatt zu den Orten der Zellulosesynthese im Stamm auftreten und wie groß der
Isotopenaustausch zwischen Phloemsaft und Xylemwasser ist, sind bisher noch
weitgehend ungeklärt. HILL et al. (1995) postulieren einen Austausch zwischen den
Saccharosemolekülen in den Siebröhren des Phloems und den Wassermolekülen des
Xylems beim Transport in den Jahrring. Dies führt dazu, dass die Zellulose im Jahrring
weniger angereichert ist als die in den Blättern aufgebaute Saccharose, da das
Xylemwasser die isotopische Zusammensetzung des Niederschlags enthält und deutlich
negativer ist als das Chloroplastenwasser. Kurzfrist-Experimente z.B. von DENIRO &
COOPER (1989) mit Tomaten oder TERWILLIGER & DENIRO (1995) mit Avocadopflanzen
deuten zum Zeitpunkt der Zellulosesynthese auf ein Austauschgleichgewicht zwischen
Phloem- und Xylemwasser hin, welches vorherige Fraktionierungseffekte rückgängig
macht. Damit stünde die isotopische Zusammensetzung der Zellulose in direktem
Zusammenhang mit dem Wert des Quellwassers. Allerdings sind diese Versuche
vermutlich nicht direkt übertragbar auf die Situation im Kambium von Bäumen. LIPP et al.
(1996) stellen an Bäumen verschiedener Klimazonen in Israel fest, dass die
Korrelationskoeffizienten von (i) Blattwasser- 18 O zur relativen Luftfeuchte und (ii)
Stammzellulose zur relativen Luftfeuchte sehr ähnlich sind. Das Ergebnis stimmt überein
mit empirischen Studien anderer Autoren (EPSTEIN et al. 1977; BURK & STUIVER 1981;
EDWARDS & FRITZ 1986). Danach sind also in den 18 O-Werten der Stammzellulose
atmosphärische Feuchteeinflüsse auf das Blattwasser gespeichert. Diese Annahme
widerspricht wiederum der Hypothese eines kompletten Austauschgleichgewichtes
zwischen Stammzellulose und Stammwasser während der Zellulosefestsetzung (DENIRO &
COOPER 1989). Neuere Untersuchungen von (RODEN et al. 2000) weisen darauf hin, dass
36% bis 42% der Sauerstoffatome mit dem Xylemwasser austauschen.
Trotz dieser offenen Fragen und zahlreichen Einflussfaktoren werden in der
überwiegenden Zahl der Veröffentlichungen hohe Korrelationen zwischen den O-
Isotopenwerten in den Jahrringzeitreihen und denen des Quellwassers festgestellt
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