Experimentelle Pflanzenökologie: Sauerstoffmessung und Analyse stabiler Isotope

Living reference work entry
Part of the Springer Reference Naturwissenschaften book series (SRN)

Zusammenfassung

Da in der komplexen Reaktionsfolge der Photosynthese nicht nur CO2 fixiert und reduziert, sondern äquimolar in der Photolyse aus Wasser Sauerstoff freigesetzt wird, gab und gibt es viele Versuche und Methoden, die O2-Entwicklung zu messen. Da aber diese Messung aus verschiedenen Gründen problembehaftet ist, wird die Analyse des Sauerstoffgaswechsels primär für spezielle Fragestellungen genutzt. Als weiterer Ansatz zur Erfassung und Bewertung des pflanzlichen Gaswechsels soll hier näher auf die Analyse stabiler Isotope eingegangen werden. Um die Möglichkeiten dieser Analyse ermessen zu können, muss geklärt werden, was stabile Isotope auszeichnet. Dies ist auch zum Verständnis der entsprechenden Methodik und des Bezugs zu Gaswechselmessungen erforderlich.

Schlüsselwörter

Massenspektrometrie δ-Wert δ13C-Signaturen von C3- und C4-Pflanzen Farquhar-Modell der 13CO2-Diskriminierung Free-Air-Begasungstechnik Markierung mit stabilen Isotopen Sauerstoffgaswechsel Sauerstoffmessung in der Gasphase Stabile Isotope Stabile Isotope als Tracer 

Literatur

  1. Bender MM, Rouhani I, Vines HM, Black CC Jr (1973) 13C/12C Ratio changes in crassulacean acid metabolism plants. Plant Physiol 5:427–430CrossRefGoogle Scholar
  2. Caldwell MM, Manwaring JH, Durham SL (1991) The microscale distribution of neighbouring plant roots in fertile soil microsites. Funct Ecol 5:765–772CrossRefGoogle Scholar
  3. Caldwell MM, Dawson T, Richards J (1998) Hydraulic lift: consequences of water efflux from the roots of plants. Oecologia 113:151–161CrossRefPubMedGoogle Scholar
  4. Ehleringer JR, Phillips SL, Schuster WSF (1991) Differential utilization of summer rains by desert plants. Oecologia 88:430–434CrossRefPubMedGoogle Scholar
  5. Farquhar GD, O’Leary MH, Berry JA (1982) On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves. Aust J Plant Physiol 9:121–137CrossRefGoogle Scholar
  6. Grams TEE, Kozovits AR, Häberle K-H, Matyssek R, Dawson TE (2007) Combining δ13C and δ18O analyses to unravel competition, CO2 and O3 effects on the physiological performance of different-aged trees. Plant Cell Environ 30:1023–1034CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. Grams TEE, Werner H, Kuptz D, Ritter W, Fleischmann F, Andersen C, Matyssek R (2011) A free-air system for long-term stable carbon isotope labeling of adult forest trees. Trees 25:187–198CrossRefGoogle Scholar
  8. Karnosky DF, Werner H, Holopainen T, Percy K, Oksanen T, Oksanen E, Heerdt C, Fabian P, Nagy J, Heilman W, Cox R, Nelson N, Matyssek R (2007) Free-air exposure systems to scale up ozone research to mature trees. Plant Biol 9:181–190CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. Larcher W (2001) Ökophysiologie der Pflanzen: Leben, Leistung und Stressbewältigung der Pflanzen in ihrer Umwelt. UTB, StuttgartGoogle Scholar
  10. Matyssek R, Fromm J, Rennenberg H, Roloff A (2010a) Biologie der Bäume – von der Zelle zur globalen Ebene. Ulmer, StuttgartGoogle Scholar
  11. Matyssek R, Wieser G, Ceulemans R, Rennenberg H, Pretzsch H, Haberer K, Löw M, Nunn AJ, Werner H et al (2010b) Enhanced ozone strongly reduces carbon sink strength of adult beech (Fagus sylvatica) – Resume from the free-air fumigation study at Kranzberg Forest. Environ Pollut 158:2527–2532CrossRefPubMedGoogle Scholar
  12. Nunn AJ, Reiter IM, Häberle K-H, Werner H, Langebartels C, Sandermann H, Heerdt C, Fabian P, Matyssek R (2002) „Free-air“ ozone canopy fumigation in an old-growth mixed forest: concept and observations in beech. Phyton 42:105–119Google Scholar
  13. Pretzsch H, Dieler J, Matyssek R, Wipfler P (2010) Tree and stand growth of mature Norway spruce and European beech under long-term ozone fumigation. Environ Pollut 158:1061–1070CrossRefPubMedGoogle Scholar
  14. Ritter W, Lehmeir CA, Winkler JB, Matyssek R, Grams TEE (2015) Contrasting carbon allocation responses of juvenile European beech (Fagus sylvatica) and Norway spruce (Picea abies) to competition and ozon. Environ Pollut 196:534–543CrossRefPubMedGoogle Scholar
  15. Scheidegger Y, Saurer M, Bahn M, Siegwolf R (2000) Linking stable oxygen and carbon isotopes with stomatal conductance and photosynthetic capacity: a conceptual model. Oecologia 125:350–357CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. Schulze ED, Beck E, Müller-Hohenstein K (2002) Pflanzenökologie. Springer, Berlin/HeidelbergGoogle Scholar
  17. Siegwolf RTW, Matyssek R, Saurer M, Maurer S, Günthardt-Goerg MS, Schmutz P, Bucher JB (2001) Stable isotope analysis reveals differential effects of soil nitrogen and nitrogen dioxide on the water-use efficiency in hybrid poplar leaves. New Phytol 149:233–246CrossRefGoogle Scholar
  18. Walker D (1990) The use of the oxygen electrode and fluorescence probes in simple measurements of photosynthesis. Oxygraphics Ltd, SheffieldGoogle Scholar
  19. Werner H, Fabian P (2002) Free-air fumigation of mature trees. Environ Sci Pollut Res 9:117–121CrossRefGoogle Scholar
  20. Wingate L, Seibt U, Moncrieff JB, Jarvis PG, Lloyd J (2007) Variations in 13C discrimination during CO2 exchange by Picea sitchensis branches in the field. Plant Cell Environ 30:600–616CrossRefPubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2017

Authors and Affiliations

  1. 1.Lehrstuhl Ökophysiologie der Pflanzen, Wissenschaftszentrum Weihenstephan – Department für ÖkologieTechnische Universität MünchenFreisingDeutschland
  2. 2.Abteilung Technik im GartenbauLeibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)PotsdamDeutschland

Personalised recommendations