Pflanzentests

Forscher am Campus Klein-Altendorf messen Pflanzenaktivität

Cinzia Panigada aus Mailand (l.) vergleicht am Computer die ermittelten Mess- und Referenzwerte. FOTO: T./CAMPUS KLEIN-ALTENDORF

Cinzia Panigada aus Mailand (l.) vergleicht am Computer die ermittelten Mess- und Referenzwerte. FOTO: T./CAMPUS KLEIN-ALTENDORF

RHEINBACH. Mit Hilfe eines Flugzeuges testet ein internationales Forscherteam neue Methoden zur Bestimmung der Pflanzenaktivität. Im Fokus stehen dabei besonders Sojabohnen und Zuckerrüben. Die Messungen sollen indes auch die Qualität des neuen Sensors dokumentieren.

In einer Höhe von 350 Metern kreist die kleine Cessna über dem Feld mit Zuckerrüben in Klein-Altendorf. Als sich das Flugzeug langsam nähert, rollen die Männer, die zwischen den Pflanzen stehen, schnell ein schwarzes Schattiernetz aus Plastik zusammen. Mit Hilfe eines Flugzeuges testet ein internationales Forscherteam neue Methoden zur Bestimmung der Pflanzenaktivität. Im Fokus stehen dabei besonders Sojabohnen und Zuckerrüben.

Zu diesem Zweck ist am Bauch der Cessna auch eine Kamera mit einem im Forschungszentrum Jülich entwickelten Sensor installiert. Dieser zeichnet auf, wie die Pflanzen mittels Photosynthese Sonnenlicht einfangen und speichern. Mit der Photosynthese decken Pflanzen ihren Energiebedarf. Das Blattgrün (Chlorophyll) fängt das Sonnenlicht ein, wodurch energiereiche Stoffe produziert werden, die die Pflanze für ihren Stoffwechsel benötigen "Die Messungen, die wir durchführen, haben eine praktische Bedeutung für die Landwirtschaft, erfassen sie doch natürliche Ökosysteme. Denn wie stark die Photosynthese durch Sonnenlicht auf Touren kommt, wirkt sich meist auf die Erträge aus", erklärt Thorsten Kraska, Biologe und Gartenbauwissenschaftler, vom Campus der Universität Bonn in Klein-Altendorf.

Allerdings geht es den Wissenschaftlern nicht nur um neue Erkenntnisse für die Landwirtschaft, sondern auch um die Qualitätsprüfung des jüngst entwickelten und auf dem Bonner Campus eingesetzten Messgerätes. "Wir wollen nämlich prüfen, ob die Geräte nicht nur an Bord von Flugzeugen, sondern auch auf Satelliten eingesetzt werden können. Dann könnte man die Photosyntheseaktivitäten größerer Flächen aus dem Weltraum erfassen", macht Projektleiter Uwe Rascher vom Forschungszentrum Jülich deutlich.

Jeweils drei Mal morgens, mittags und abends überfliegt die Cessna die etwa 150 Quadratmeter Versuchsflächen. Die Messungen bei den Pflanzenarten erfolgen unterschiedlich. So werden die Zuckerrüben mit einem schwarzen engmaschigen Netz aus Kunststoff ab- und peu à peu wieder aufgedeckt. "Die Pflanzen sollen eine Zeit lang im Schatten sein. Damit simulieren wir eine Cumuluswolke, um festzustellen, welche Auswirkungen die fehlende Sonne auf den Stoffwechsel der Pflanzen hat", erläuterte ESA-Projektmanager Dirk Schüttemeyer.

Während beim Zuckerrübentest der Einfluss der Sonne auf die Aktivitäten innerhalb der Pflanzen im Vordergrund steht, soll das ESA Projekt "SOY FLEX (Sensorgestützte Erfassung, Messung und Analyse der Photosynthese von zwei Sojabohnen-Genotypen) die Bedeutung des Chlorophylls für die Entwicklung der Pflanzen untersuchen. Dabei werden zwei Prototypen, der Wild- oder Standardtyp und deren genetische Variante "Minngold" miteinander verglichen. "Minngold" ist ein sogenannter Sojabohnen-Mutant, der an der Universität von Wisconsin im dortigen Labor als Zufallsprodukt anderer Versuche entstand.

Das Besondere: "Minngold", deren Blätter gelblich schimmern, weist nur 30 Prozent des Chlorophylls von Standardpflanzen auf. Wieso kann die Pflanze dennoch Sonnenlicht aufnehmen und in Energie umwandeln? Eine Frage, die die Wissenschaftler brennend interessiert. "Um das herauszufinden, haben wir beide Pflanzensorten gleichermaßen gedüngt, gewässert und der Sonne ausgesetzt. Dabei haben wir festgestellt, dass der Mutant bei jeder Photosynthese ein kleines Signal, mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, von sich gibt. Und dieses Signal und die Abstände zueinander zeichnet das Messgerät aus der Luft auf", erläutert Anke Schickling vom Jülicher Forschungszentrum.

Die Messungen sollen indes auch die Qualität des neuen Sensors dokumentieren. Denn auch die Universität Bremen hat einen Sensor gebaut. Mit dem Bremer Prototypen können die Werte von Kohlendioxid und Methan gemessen werden. "Wenn letztlich doch ein Sensor in den Weltraum geschickt wird, wollen wir, dass es der Jülicher ist", hofft Kraska.