Preis der Hildegard und Karl-Heinrich Heitfeld Stiftung (Abschlußarbeiten)  2025

Um den weiteren Verlauf des menschengemachten Klimawandels besser vorherzusagen, ist es wichtig, die natürlichen Klimaänderungen der Erdgeschichte zu verstehen. Solche Veränderungen können Hinweise auf aktuelle Entwicklungen liefern. Mit speziellen Modellen lässt sich zum Beispiel rekonstruieren, wie viel Kohlendioxid (C02) früher in der Atmosphäre war. Eines dieser Modelle, das sogenannte Franks-Modell, nutzt dazu die Photosynthese-bedingte Beziehung zwischen Pflanzenblättern und dem atmosphärischen C02-Gehalt. Hierzu werden Zellmerkmale der Spaltöffnungen und die Kohlenstoff-lsotopenwerte fossiler Blätter sowie die Photosynthese-Rate heute lebender verwandter Pflanzen einbezogen. Allerdings zeigen neuere Untersuchungen, dass lsotopenwerte zwischen Pflanzengruppen stark variieren und die Photosynthese-Rate - also die Geschwindigkeit, mit der Pflanzen Kohlendioxid aufnehmen und in Sauerstoff und Zucker umwandeln - nicht nur vom Verwandtschaftsgrad, sondern auch von Habitat und Wuchsform abhängt. Dadurch kann es bei den Modellberechnungen zu Abweichungen kommen. Für diese Arbeit wurden 16 verschiedene Pflanzenarten aus dem Botanischen Garten der Universität Münster untersucht, darunter Farne, Nacktsamer und Blütenpflanzen. Ziel war es zu überprüfen, wie gut das genannte Modell bei unterschiedlichen Pflanzengruppen funktioniert. Dazu wurden sowohl Zellmerkmale als auch lsotopenwerte der Blätter gemessen. Außerdem wurden Korrekturen an den lsotopenwerten vorgenommen und die Photosynthese-Raten angepasst, um verschiedene Annahmen zu testen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Genauigkeit der berechneten C02-Werte stark von der jeweiligen Pflanzenart abhängen. Die Korrektur der lsotopenwerte brachte keine Verbesserung, aber durch die Anpassung der Photosynthese-Raten wurde die Genauigkeit der C02 - Bestimmung für fast alle Arten deutlich erhöht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass mit dem Modell der frühere C02-Gehalt der Atmosphäre recht zuverlässig bestimmt werden kann. Das hilft dabei, vergangene Klimaänderungen besser zu verstehen. Besonders wichtig für genaue Ergebnisse sind möglichst präzise Werte der Photosynthese-Raten der untersuchten Pflanzen. Entscheidende Unterschiede zwischen den verschiedenen Pflanzengruppen konnten nicht festgestellt werden.

Masterarbeit: Testing a mechanistic model of leaf gas exchange on a phylogenetic bias in pCO2 reconstructions