Emboliebildung durch Gefriervorgänge im Holz von Koniferen

Wien

2006

S. 104-105

1 Abb.

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

200131968

Koniferen sind sehr resistent gegenüber Schädigungen des Wassertransportsystems durch Frostereignisse. Dennoch treten bei wiederholzen Gefrier-Tau Ereignissen und gleichzeitigem Trockenstress Embolien auf. Dies führt etwa an der alpinen Waldgrenze zu extremen Leitfähigkeitsverlusten während des Winters. In dieser Studie wurde die Entstehung von Gefrier-Tau induzierten Embolien mit Hilfe der Ultraschallmethode untersucht. Für die Untersuchungen wurden Fichtenäste (Picea abies L. Karst) aus einem Jungwald (Natters, Tirol, ca. 800 m) entnommen. Die Äste wurden im Labor aufgesättigt und anschließend auf etwa -2.3 MPa bzw. vollständig (24h bei 80°C im Trockenschrank) ausgetrocknet. Die Bestimmung des Wasserpotentials wurde an Endtrieben mit der Scholanderapparatur (PMS Instrument Company, USA) durchgeführt. Die Ultraschallmessungen erfolgten mit 150 kHz Resonanzsensoren (R15/C, 80-400 kHz) und einem PCI-2 system (PAC 125 18-bit A/D, Physical Acoustics, Deutschland) bei einer Vorverstärkung von 40dB. Für die Messungen wurde an der Oberseite der Äste die Rinde in einem 4 cm2 großen Rechteck entfernt. Dort wurden die Sensoren mit Silikongel (Erhöhung der akustischen Kopplung und Transpirationsschutz) und einer Klemme positioniert. Die Simulation von Gefrier-Tau-Zyklen erfolgte in einer Kälte-Wärme-Testkammer (MK53, Binder, Deutschland), die Xylemtemperatur wurde mittels Thermoelementen registriert. Die Temperaturzyklen führten zu Ultraschallemissionen in Ästen mit einem Wasserpotential von -2,3 MPa, wobei akustische Signale nur während der Gefriervorgänge beobachtet wurden. Der Start der Ultraschallemissionen erfolgte jeweils mit der beginnenden Eisbildung (Exotherme bei Xylemtemperaturen). Bei aufgesättigten und bei vollständig ausgetrockneten Ästen wurden keine Ultraschallemissionen beobachtet. Mit aufeinanderfolgenden Zyklen nahm die relative Zahl der Signale ab, durch tiefere Minimumtemperaturen erhöhte sich die Anzahl der Signale. Die beobachteten Ultraschallsignale sind auf die Bildung von Embolien zurückzuführen, da nur Trockenheitsgestresste, nicht jedoch aufgesättigte oder bereits vollständig embolierte Proben aktustische Aktivität zeigten. Die Experimente belegen, dass die Emboliebildung während des Gefriervorganges stattfinden, wobei der Emboliegrad mit der Zahl der Temperaturzyklen zunimmt. Die relative Abnahme der Signale bei aufeinanderfolgenden Zyklen ist auf die abnehmende Zahl der noch intakten Gefäße zurückzuführen. Die Ursache für die gesteigerte Ultraschallaktivität bei tieferen Minimumtemperaturen konnte noch nicht geklärt werden.