Transpiration bei Hitze

Der Klimawandel beschert uns laufend neue Hitzerekorde. Hitzewellen, nicht selten kombiniert mit Trockenheit, sind inzwischen dreimal so häufig und im Schnitt um 2.3 C heißer als früher. Solch kombinierte Ereignisse setzen vielen Pflanzen besonders stark zu. Pflanzen transpirieren zwar, um sich zu kühlen, wenn jedoch das erforderliche Wasser fehlt, fällt diese Klimaanlage aus. Die Spaltöffnungen der Blätter schließen, um ein Vertrocknen zu verhindern. Dadurch aber kann sich das Blatt massiv erwärmen und wird dann meist viel heißer als die umgebende Luft. Ab etwa 40 C treten erste Schäden auf. Aber auch wenn diese Klimaanlage ausgeschaltet ist, verlieren die Blätter noch immer geringe Wassermengen, da die Blatthaut nicht ganz wasserdicht ist und bei Hitze sogar noch undichter wird. Die Ursachen dieser zunehmenden Wasserundichtigkeit der Blatthaut bei Hitze werden im gegenständlichen Projekt untersucht. Moderne bildgebende Verfahren gelangen zum Einsatz, um molekulare und strukturelle Veränderungen in der Blatthaut sichtbar zu machen. Parallel dazu werden verschiedenstestressphysiologische Methoden angewandt, mit denen der Funktionsverlust der Blatthaut bei Hitze bemessen werden kann. Die Blatthaut enthält Cutin und Wachse, die bei Hitze schmelzen es ist nicht bekannt, ob das wasserdurchlässiger werden reversibel ist und ob eine diesbezügliche Abhärtung stattfinden kann. Auch macht die Dosis erst das Gift. Es gibt praktisch keinerlei Untersuchungen über den Effekt der Einwirkdauer von Hitze auf Pflanzen und die temperaturabhängigen Veränderungen der Wasserdurchlässigkeit der Blatthaut. Die schädigende Hitzedosis sowie die maßgeblichen Ursachen für die hitzeinduzierte, erhöhte Wasserdurchlässigkeit der Blatthaut sind somit noch weitgehend unbekannt. Pflanzen aus Lebensräumen mit unterschiedlicher zu erwartender Hitzedosis werden untersucht. Ausgeprägte Mittagshitze ist ein Phänomen des Gebirgslebensraumes und tritt vor allem bei kleinwüchsigen Pflanzenarten auf. Dort werden Spaliersträucher, Baumsämlinge und Gletschervorfeldpflanzen untersucht. In den Nepalesischen Tropen hingegen, in denen über Monate hinweg durchgehend Hitze vorherrscht, werden ausgewählte Bäume und Kräuter analysiert. Diese Studie beinhaltet zahlreiche Feldversuche und Laborexperimente und reicht von der molekularen Ebene bis auf das Individualniveau. Sie verspricht daher umfassende, neue Erkenntnisse über die Hitzeresistenz von Pflanzen. Die Ergebnisse sind für die Abschätzung des zukünftigen Hitzerisikos sowohl für Kulturpflanzen, als auch für Pflanzen natürlicher Lebensräume in einer global wärmer werdenden Welt von großer Bedeutung.