Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

8.1.8 Vergleichende Untersuchungen der Chlorophyllfluoreszenz bei Buchen (Fagus sylvatica),
Eichen (Quercus petraea) und Fichten (Picea abies) in Zusammenhang mit den Neuartigen
Waldschäden
Bearbeiter: Dipl.-Biol. Ralph Scheuermann
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. A. Wild
Seit Mitte der 70er Jahre werden in Mitteleuropa ausgedehnte Waldschäden an Nadel- und Laubbäumen
beobachtet. Vor etwa 10 Jahren wurde dann erstmalig in einer breiten Öffentlichkeit die Frage diskutiert,
warum der Wald in seiner derzeitigen Form erkrankt ist und welche gesellschaftlichen, ökologischen
und politischen Folgen daraus resultieren. Im Jahre 1991 gelten gemäß der bundesdeutschen Waldschadenserhebung
64 % aller Waldbäume als geschädigt. Es ist unumstritten, daß die Komplexkrankheit der
neuartigen Waldschäden auf eine Vielfalt von anthropogenen, edaphischen und klimatischen Stressoren
zurückzuführen ist. Hier sind ein eingeschränktes Nährstoffangebot, ein gestörtes Nährstoffgleichgewicht,
klimatische Faktoren wie Trockenheit, Frostereignisse oder hohe Lichtintensitäten und insbesondere anthropogen
verursachte Luftverunreinigungen aus Industrieanlagen, Verkehr, Haushalt und Landwirtschaft
zu nennen. Ein einheitliches Schadbild ist bisher auch nicht zu beobachten. Eine Belastung mit Schadstoffen
kann vor geraumer Zeit erfolgt sein, die phänotypische Erkrankung aber erst nach entsprechender
Vorlaufzeit sichtbar werden. Somit wäre eine biochemische Frühdiagnose von Vorteil, um bedrohte Standorte
rechtzeitig zu ermitteln und gegebenenfalls mit Meliorationsmaßnahmen einzugreifen. Um eine solche
Bioindikation zu erreichen, müssen vielfältige Stoffwechselparameter und -wege nach einer Schädigung hin
untersucht werden.
Mit der biophysikalischen Methode der Fluoreszenzlichtuntersuchung sollte geklärt werden, inwieweit diese
Methode geeignet ist, bei den untersuchten Waldbäumen eine Erkrankung anzuzeigen. Außerdem sollten
Hinweise auf den Ort der Schädigung im untersuchten Organismus erhalten werden. Ein Hauptaugenmerk
der vorliegenden Arbeit lag darin, die für Fichten bereits erfolgreich angewandte Methode noch zu verfeinern
und gleichzeitig den Transfer zur Indikation von Laubbäumen zu vollziehen.
So weisen die Ergebnisse von qN, Φe, Fv/Fm einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der okularen
Schadeinteilung seitens der Forstbehörden und dem biochemischen Zustand der Fichten auf.
Bei Fichten lassen sich, wie aufgrund der erhaltenen Ergebnisse gezeigt werden konnte, Schäden an der
Thylakoidmembran detektieren, welche auf ein Zusammenspiel klimatischer und edaphischer Faktoren mit
Luftschadstoffen zurückzuführen sind.
Aufgrund dieser Befunde ist die Chlorophyllfluoreszenz geeignet, als Bioindikator bei Fichten mit dem
Schadbild der montanen Vergilbung zu dienen. Bereits in einem frühen Stadium der Erkrankung, wo mit
okularen Methoden noch kein Schadbild feststellbar ist, ist mit der biophysikalischen Methode der Chlorophyllfluoreszenz
bereits eine Schädigung nachweisbar. So war am Standort Leisel nur bei den Ergebnissen
der Chlorophyllfluoreszenz und dem Enzym PEPC eine Korrelation zur Schadstufe zu finden.
Bei der Untersuchung von Laubbäumen liegt eine grundsätzlich andere Situation vor. Eine Klassifizierung
in Schadklassen ist aufgrund des noch unbekannten Einflusses von endogenen Faktoren, wie z.B. der Fruktifikation,
auf den visuellen Zustand eines Laubbaums, sehr schwierig und wird sehr kontrovers diskutiert.
Die Auswirkung von anthropogenen, klimatischen und edaphischen Faktoren läßt sich daher nur sehr schwer
nachweisen. Auch mit Hilfe der Chlorophyllfluoreszenz ist, wie bei den Laubbaumstandorten Zierenberg
und Merzalben gezeigt werden konnte, keine Korrelation bezüglich der okularen Schadeinteilung zu finden.
Lediglich die Jahresgänge von qN und Φe deuten, unabhängig von der morphologischen Eingruppierung,
eine Anpassung an die gegebenen Umwelteinflüße an.
Eine weitere Möglichkeit, weshalb eine Schädigung bei Laubbäumen schwierig zu detektieren sein könnte,
liegt im Faktor Zeit. Die Expositionszeit eines Laubblattes mit Schadgasen und anderen Stressoren könnte
möglicherweise zu kurz sein, um eindeutige Schadsymptome zu zeigen.
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