09.04.2014 (kha)
Ihre Forschungsergebnisse zum Klimawandel haben Marburger Biologen und Physiker in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift "Plant Physiology" veröffentlicht.
Demnach eignen sich Terahertz-Strahlen dazu, die Änderung des Wassergehalts von Blättern zu ermitteln, ohne sie zu zerstören.In den Messungen des Teams führte ein verringerter Wassergehalt zu erhöhter Durchlässigkeit der Blätter für Terahertz-Wellen.
Das neue Verfahren erlaubt die genaue Beobachtung von Stressreaktionen an vielen Einzelpflanzen über lange Zeiträume hinweg. Der globale Treibhauseffekt lässt schließlich für die Zukunft extreme Witterungsbedingungen im Mittelmeerraum und in Zentraleuropa erwarten.
„Die meisten Baumarten reagieren sehr empfindlich auf den Trockenstress, der durch Wassermangel ausgelöst wird“,erläuterte der Marburger Naturschutzbiologe David Behringer.
Wolle man die Überlebenschancen von Pflanzen unter veränderten Umweltbedingungen abschätzen, müsse man die genetischen und physiologischen Hintergründe der Trockenstresstoleranz möglichst genau kennen.
„Bislang fehlte jedoch ein Verfahren, mit dem sich die Stressreaktionen von Pflanzen gezielt untersuchen lassen", ergänzte Prof. Dr. Birgit Ziegenhagen. Sie ist die Leiterin der Arbeitsgruppe Naturschutzbiologe und Koautorin der Studie.
Die Wissenschaftler nutzten Terahertz-Strahlen. Das sind elektromagnetische Wellen im Spektrum zwischen Mikrowellen und infrarotem Licht. Die Biologen konnten dafür auf das Know-how ihrer Kollegen aus dem Fachgebiet Experimentelle Halbleiterphysik zurückgreifen.
„Es hat sich gezeigt, dass Wasser die Terahertz-Wellen ausgesprochen stark absorbiert, während diese viele Feststoffe ungehindert durchdringen“, erklärte der Physiker Professor Dr. Martin Koch.
Er ist ebenfalls an der aktuellen Veröffentlichung beteiligt ist.
Ein weiterer Vorteil der Terahertz-Wellen sei ihre kurze Wellenlänge. Erst damit werde es überhaupt möglich, die dünnen Tannennadeln zu messen.
Die Autoren testeten ihr Verfahren an Weißtannensämlingen. Nadelbäume sind nämlich wegen ihren kleinen Blattoberflächen zumindest mit bisher angewandten Methoden besonders schwer zu untersuchen.
Tannen sieht man nicht ohne Weiteres an, wie stark sie unter Trockenstress leiden.
Die Wissenschaftler überwachten erstmals viele Pflanzensämlinge über einen Zeitraum von mehreren Wochen hinweg mit der neuen Technik, um Stressreaktionen direkt zu beobachten, zu vergleichen und zu bewerten. Dafür bestrahlten sie eine Reihe von Pflänzchen immer wieder mittels eines präzise gesteuerten Messkopfs mit Terahertz-Wellen.
So konnten sie die Veränderung des Wassergehalts in den Tannennadeln genau und in Echtzeit aufzeichnen. Das war erst durch die in Marburg entwickelte Bauform des dafür angewendeten Terahertz-Spektrometers machbar.
Die zerstörungsfreien Langzeitmessungen gestatten genaue Prognosen, wie lange eine Pflanze unter bestimmten Bedingungen Trockenheit ertragen kann. Außerdem erlaubt die Methode, bestimmte Stresslevel zu definieren, die eine Pflanze noch verkraftet. Zudem kann man damit gezielt nach den verantwortlichen Genen für die Stressantwort zu fahnden.
Koch kann sich als Leiter der Experimentellen Halbleiterphysik auf die Fortsetzung der Forschungstätigkeit freuen. Die Johannes-Hübner-Stiftung unterstützt nämlich die weitere Arbeit durch ein Promotionsstipendium, um das System auch für andere Pflanzenarten anzuwenden und tiefergehende Studien durchzuführen.
pm: Philipps-Universität Marburg
Text 9238 groß anzeigen

www.marburgnews.de