Zahlreiche Studien wiesen bisher Ozon-Effekte auf zellulärer, Blatt- und / oder Gesamtpflanzen-Ebene bei Bäumen nach. Jedoch wurde dabei meist der mögliche Einfluss der Ontogenie der Bäume sowie der Einfluss der experimentellen Wachstumsbedingungen nicht berücksichtigt. Ziel der vorliegenden Studie war es, zu bestimmen, ob erstens Jung- und Altbäume ähnlich auf Ozon reagieren und zweitens, ob Jungbäume unter verschiedenen Wachstumsbedingungen (Szenario: z. B. Klimakammer und Freiland) verschieden auf Ozon reagieren. In der vorliegenden Studie wurden die Reaktionen von zwei- bis dreijährigen Jungbäumen und 51- bis 66jährigen Altbäumen im Freiland (Mischkultur von Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) im Kranzberger Forst, Freising, ontogenetische Skalierung) unter vorherrschenden Ozon-Konzentrationen der Standortsluft (1x Ozon) und experimentell zweifach erhöhten Ozon-Konzentrationen (2x Ozon, maximal 150 nl Ozon l-1, mittels einer free-air-Ozonbegasungsanlage) untersucht. In dieser Untersuchung wurden die Jungbäume, die in Pflanzcontainern wuchsen, in der Schatten- und Sonnenkrone der Altbäume exponiert, so dass ein physiologischer Vergleich zwischen den Altersstufen in ähnlichen Mikroklimaten möglich war. Zusätzlich wurde noch die Reaktion von Jungbäumen am Waldboden unter vorherrschenden Ozon-Konzentrationen der Standortsluft untersucht. Neben der ontogenetischen Skalierung wurde eine Szenario-Skalierung durchgeführt, in der die Reaktionen von zwei- bis dreijährigen Jungbäumen (Buchen und Fichten) im Freiland (Kranzberger Forst, Freising, mit Mischkultur und Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit - GSF - Lysimeter, München, mit Buchen-Monokultur) und in Klimakammern (GSF, Phytotrone, München, mit Mischkultur) unter den oben genannten Ozon-Regimen verglichen wurden. Die Jungbäume in den Phytotronen wurden ebenfalls wie die Jungbäume im Kranzberger Forst in Container (gleiche Containergröße) gepflanzt. Innerhalb der ontogenetischen Skalierung und der Szenario-Skalierung wurde die phänologische Entwicklung, das Ausmaß der Blattschädigung, die Biomasseentwicklung, die photosynthetische Leistungsfähigkeit und der Blattgaswechsel der Bäume untersucht. Die vorliegende Studie wurde innerhalb des Sonderforschungsbereichs (SFB) 607 Wachstum und Parasitenabwehr durchgeführt. In diesem SFB 607 wird an krautigen und holzigen Pflanzen untersucht, ob unabhängig von den einwirkenden Faktoren die Pflanze ihre Stoffallokation auf eine Weise reguliert, dass eine Steigerung in Wachstum und Konkurrenzverhalten zu einer Einschränkung der Stress-, insbesondere der Pathogenabwehr führt (zentrale Fragestellung). In der vorliegenden Studie wurde Ozon als ein Stressfaktor betrachtet. Innerhalb der ontogenetischen Skalierung wurden in der vorliegenden Studie anhand der untersuchten Parameter meist weder für die Jung- noch für die Altbäume (Buchen und Fichten) Ozon-Effekte beobachtet, so dass die Hypothese 1, dass die Jungbuchen und -fichten im Kranzberger Forst empfindlicher auf das experimentell erhöhte Ozon reagieren als die Altbäume, abgelehnt wurde. Die Hypothese 2, dass die Altbäume im Kranzberger Forst durch die Jungbäume bezüglich der Ozon-Reaktionen nicht repräsentiert werden, wurde auf Grund der Vergleichbarkeit der Ozon-Reaktionen zwischen den ontogenetischen Stadien ebenfalls abgelehnt. Die vergleichbaren Reaktionen der Jung- und Altbäume sind vermutlich durch die ähnlichen stomatären Leitfähigkeiten, Ozon-Aufnahmen und photosynthetischen Leistungsfähigkeiten zu begründen. Die Bewertungen der Hypothesen 1 und 2 tragen zur Beantwortung der zentralen (s. o.) und einer weiteren Fragestellung des SFB 607 bei, ob die nachlassende Produktionsleistung im Zuge der ontogenetischen Entwicklung zu einer Steigerung der Stressabwehr führt. Die Altbäume wiesen zwar eine nachlassende Produktionsleistung bzw. ein geringeres Wachstum (=geringerer prozentualer Stammdickenzuwachs) als die Jungbäume auf und waren gegenüber erhöhter Ozon-Belastung stresstolerant, jedoch waren auch die Jungbäume bei hoher Produktionsleistung bzw. eines hohen Wachstums (=höherer prozentualer Stammdickenzuwachs als die Altbäume) ebenfalls stresstolerant. Im Verlauf der Ontogenie wurde somit für die Buchen und Fichten in der vorliegenden Studie keine Steigerung der Stressabwehr beobachtet. Eine höhere Ozon-Empfindlichkeit der Buchen im Vergleich zu den Fichten wurde in der ontogenetischen Skalierung nicht beobachtet (Ablehnung Hypothese 5). Die vorliegende Studie wies anhand der Szenario-Skalierung nach, dass die experimentellen Wachstumsbedingungen entscheidend für die Reaktionen der Bäume auf das 2x Ozon-Regime sein können: Ein signifikanter Einfluss durch das 2x Ozon-Regime wurde für die Jungbuchen in der Phytotronstudie im Gegensatz zu den Jungbuchen in den Freilandstudien in den meisten untersuchten Parametern nachgewiesen. Eine experimentell erhöhte Ozon-Konzentration führte bei den Jungbuchen in den Phytotronen im Gegensatz zu den Jungbuchen im Freiland zu einer Beeinträchtigung der phänologischen Entwicklung (verspäteter Austrieb und verfrühte Seneszenz), einer Erhöhung der Blattschädigung, einer Reduktion des Biomassezuwachses, einer Reduzierung der photosynthetischen Leistungsfähigkeit und des Blattgaswechsels. Die Hypothese 3, dass die Jungbäume im Freiland (Kranzberger Forst und Lysimeter) unterschiedlich auf das erhöhte Ozon im Vergleich zu den Jungbäumen in den Phytotronen reagieren, wurde somit für die Jungbuchen bestätigt. Die unterschiedlichen Ozon-Effekte zwischen den Jungbuchen im Freiland und in den Klimakammern wurde v. a. auf das größere Verhältnis der stomatären Leitfähigkeit für Wasserdampf zur Netto-Assimilationsrate und die allgemein geringeren Photosyntheseraten der Jungbuchen in den Phytotronen unter erhöhtem Ozon zurückgeführt. Die geringeren Photosyntheseraten der Jungbäume in den Phytotronen führten vermutlich dazu, dass diese Jungbuchen den Einfluss des experimentell erhöhten Ozon nicht kompensieren konnten. Unterschiede in den Lichtverhältnissen zwischen dem Freiland und den Phytotronen (Erhöhung der thermischen Strahlung und der diffusen Strahlung in den Phytotronen) könnten ebenfalls für die unterschiedlichen Ozon-Empfindlichkeiten verantwortlich sein. Bei den Fichten wurden sowohl in der Freiland- als auch in der Phytotronstudie keine negativen Effekte (=Ozon-Toleranz) in Bezug auf die untersuchten Parameter durch das experimentell erhöhte Ozon-Regime beobachtet. Die Reaktionen dieser Baumart auf das experimentell erhöhte Ozon waren nicht durch die experimentellen Wachstumsbedingungen (Freiland oder Klimakammer) beeinflusst (Ablehnung Hypothese 3 für Jungfichten). Eine Aussage, dass die Jungbuchen empfindlicher auf Ozon reagieren als die Jungfichten (Hypothese 5), war abhängig von dem betrachteten Szenario: Im Freiland reagierten die Jungbuchen ebenso wie die Jungfichten meist nicht auf das erhöhte Ozon-Regime (Ablehnung Hypothese 5), wogegen in den Phytotronen die Jungbuchen Ozon-empfindlicher als die Jungfichten waren (Bestätigung Hypothese 5). Die Hypothese 4, dass die Jungbuchen in Mischkulturen Ozon-empfindlicher reagieren als die Jungbuchen in Monokulturen, konnte im Vergleich der Jungbuchen im Freiland (Lysimeter, Monokultur) mit den Jungbuchen in den Klimakammern (Phytotrone, Mischkultur) bestätigt werden, wogegen die Hypothese 4 für den Vergleich zwischen den Jungbuchen in der Mono- und der Mischkultur im Freiland (Lysimeter vs. Kranzberger Forst) abgelehnt wurde. Um physiologische Mechanismen innerhalb der ontogenetischen Skalierung in Bezug auf die Reaktion auf erhöhte Ozon-Regime zu verstehen, ist es wichtig, dass Jung- und Altbäume unter ähnlichen Voraussetzungen, wie z. B. unter ähnlichen Mikroklimaten (Schatten- und Sonnenkrone) untersucht werden. Für Buchen und Fichten wies diese Studie nach, dass Untersuchungen an Jungbäumen repräsentativ für Altbäume sind. Weitere ontogenetische Untersuchungen für andere Baumarten sollten in Zukunft durchgeführt werden, da zunehmens versucht wird, den Einfluss von Ozon von Jung- auf Altbäume zu modellieren, aber oftmals eine Validierung der Modell-Ergebnisse fehlt. Da die experimentellen Wachstumsbedingungen (s. o. Bsp. Buche) entscheidend in Bezug auf den Einfluss von Ozon sein können, ist die Übertragbarkeit bisheriger Ergebnisse zum ontogenetischen Skalieren in open-top Kammern fragwürdig, wenn diese auf das Freiland - und somit andere Wachstumsbedingungen - erfolgt. Ebenso ist die Festlegung des AOT40-Grenzwerts (akkumulierte externe Ozon-Dosis über dem Schwellenwert von 40 nl Ozon l-1), welcher auf open-top Kammerstudien mit Buchen basiert und auf Bäume im Freiland übertragen wurde, fragwürdig. Auf Grund des starken Einflusses der experimentellen Wachstumsbedingungen erscheint eine Übertragbarkeit der Ergebnisse von Jungbäumen aus Klimakammern auf Altbäume im Freiland nicht für alle Baumarten zulässig (s. o. Bsp. Buche).
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Zahlreiche Studien wiesen bisher Ozon-Effekte auf zellulärer, Blatt- und / oder Gesamtpflanzen-Ebene bei Bäumen nach. Jedoch wurde dabei meist der mögliche Einfluss der Ontogenie der Bäume sowie der Einfluss der experimentellen Wachstumsbedingungen nicht berücksichtigt. Ziel der vorliegenden Studie war es, zu bestimmen, ob erstens Jung- und Altbäume ähnlich auf Ozon reagieren und zweitens, ob Jungbäume unter verschiedenen Wachstumsbedingungen (Szenario: z. B. Klimakammer und Freiland) verschiede...
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