Carbon release from woody parts of trees along an elevation gradient in a tropical montane moist forest of Southern Ecuador

Abstract

Die Bergregenwälder der Tropen bedecken etwa 21.2 % der Fläche tropischer Wälder weltweit; im Hinblick auf ihre Kohlenstoff-(C)-Bilanz gehören sie dennoch zu den am wenigsten untersuchten terrestrischen Ökosystemen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, die respiratorischen Kohlenstoffdioxid-(CO2)-Verluste verholzter ober- und unterirdischer Pflanzenorgane repräsentativer Baumarten in einem tropischen Bergregenwald im Süden Ecuadors zu quantifizieren. Mit Hilfe einer tragbaren CO2-Messapparatur wurde entlang eines 2000-m-Höhentransektes an drei Untersuchungsflächen auf 1050, 1890 und 3050 m üNN die respiratorische CO2-Abgabe von Stämmen und Grobwurzeln gemessen. In einer intensiven 1-Jahres-Messkampagne wurde der Einfluss der Meereshöhe und der saisonalen Klimaunterschiede auf die respiratorische Aktivität der verholzten Organe untersucht. An allen drei Untersuchungsflächen wurde eine beträchtliche Variabilität in der Stammatmung zwischen den verschiedenen Baumarten und zwischen einzelnen Individuen gefunden. Die mittlere Stammatmung nahm mit zunehmender Höhe vom prämontanen (1050 m) zum hochmontanen (3050 m) Standort signifikant ab. Die mittlere Grobwurzelatmung verringerte sich mit zunehmender Meereshöhe zwar tendenziell, diese Veränderung war jedoch nicht signifikant.In einer vergleichenden Studie der Stammatmung unter Regen- und Trockenzeitbedingungen auf den Untersuchungsflächen wurde während der Regenzeit eine weitestgehende Entkopplung der Atmung von Veränderungen im täglichen Temperaturverlauf festgestellt. Unter Trockenzeitbedingungen war der Temperaturbezug der Atmung generell stärker ausgeprägt, jedoch fanden sich grosse Unterschiede in der Temperatursensitivität der einzelnen Baumindividuen im Hinblick auf Ausprägung und Richtung der Temperatur-antwort. Auch unter Einbezug weiterer einflussnehmender abiotischer Faktoren (Sättigungsdefizit der Luft, Wind, Strahlung) konnte die Variabilität der Stammatmung nicht erklärt werden. Es wurde daher schlussfolgernd angenommen, dass unter den strahlungsextensiven und damit assimilationshemmenden Witterungsverhältnissen der Regenzeit die Erhaltungsatmung dominiert. Dahingegen scheint unter strahlungsgünstigen, und daher assimilationsfördernden Witterungsbedingungen der Trockenzeit die respiratorische Aktivität angeregt zu werden.Im Verlauf der einjährigen Messkampagne wurde eine stark ausgeprägte Saisonalität der Stammatmung, jedoch nicht der Wurzelatmung gefunden. Die höchsten Stamm CO2-Abgaberaten wurden während der Trockenzeit gemessen, jedoch konnten die erhöhten Atmungsraten nicht ausschliesslich auf die höhere Umgebungstemperatur zum Messzeitpunkt zurückgeführt werden. Vielmehr könnte die erhöhte Atmungsaktivität auch einen Hinweis auf C-Verluste über die alternative Oxidase (cyanidresistente Oxidase) liefern, da die erhöhte Respiration nicht überzeugend mit stimuliertem Zellwachstum in Verbindung gebracht werden konnte. Entlang des Höhentransektes nahm die jährliche C-Abgabe der Stämme von 167.1 g C m-2 yr-1 auf 1050 m zu 37.7 g C m-2 yr-1 auf 3050 m ab, wohingegen sich die jährliche C-Abgabe der Grobwurzeln im Höhenverlauf von 1050 m (40.9 g C m-2 yr-1) auf 3050 m (36.8 g C m-2 yr-1) wenig änderte. Die Wachstumsatmung der Stämme nahm nur einen vergleichsweise geringen Anteil der Gesamtatmung ein, wohingegen die Wachstumsatmung der Grobwurzeln mit zunehmender Meereshöhe an Wichtigkeit gewann.