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05.05.2004

Pflanzen unterm High-Tech-Dach


Wie Pflanzen auf wechselnde Umweltbedingungen reagieren, wird in der neuen Versuchspflanzen-Anlage des Forschungszentrums Jülich untersucht. Mit PhyTec gehen die Wissenschaftler des Instituts Phytosphäre neue Wege in der Pflanzenanzucht und Umweltforschung. Eine neuartige Kombination aus hochtransparentem Solarglas und einer außergewöhnlichen Lüftung sorgt dafür, dass Pflanzen im High-Tech-Glashaus unter freilandähnlichen Strahlungsbedingungen aufwachsen können. Gleichzeitig weihte das Forschungszentrum heute das sanierte Laborgebäude der Wissenschaftler ein. Das Gebäude ist Vorbild beim Energieverbrauch und wurde von der NRW-Landesregierung als beispielhafte Agenda 21-Aktivität ausgezeichnet.

Welchen Einfluss haben ein erhöhter Kohlendioxid-Gehalt oder Schadgase wie Ozon auf Pflanzen? Wie beeinflussen Nährstoffe, Mikroorganismen und Tiere im Boden die Reaktion von Pflanzen auf ihre Umgebung? Um das zu untersuchen, müssen die Wissenschaftler ihre Versuchspflanzen wechselnden Umwelt- und Klimabedingungen aussetzen. Dazu steht ihnen nun die Versuchspflanzenanlage PhyTec zur Verfügung. In einem der Glashäuser in PhyTec stehen auch begehbare Klimakammern, in denen die Forscher zukünftig arktische Winter oder tropische Temperaturen simulieren können. Dabei können sie Temperatur, Luftfeuchte, Licht und Kohlendioxid-Konzentration kurzfristig verändern. "So können wir studieren, wie Pflanzen auf kontrollierte dynamische Änderungen der Umwelt reagieren", erklärt Prof. Ulrich Schurr, Leiter des Instituts Phytosphäre.

In den vier Glashäusern können die Pflanzen Lichtbedingungen wie unter nahezu freiem Himmel genießen. Dafür sorgt hochtransparentes Glas, das neben sichtbarem Licht auch UV-B Strahlung durchlässt. Eine beidseitige Antireflexbeschichtung der Scheiben steigert die Transparenz auf bis zu 97 Prozent für den Bereich des Lichts, den Pflanzen zur Photosynthese benötigen. Großflächige Scheiben und eine stärkere Dachneigung lassen in den lichtschwachen Morgen- und Abendstunden sowie in den Wintermonaten mehr Licht als üblich in die Pflanzenbestände. Ist das Außenlicht dennoch zu schwach, können die Wissenschaftler den Tag in den Gewächshäusern verlängern. Dazu haben sie eine mobile Beleuchtungsanlage entwickelt, die nur dann aus ihrer Parkposition ausfährt, wenn Kunstlicht nötig ist. Mit der beweglichen Beleuchtung wird ein Problem aus dem "Gewächshausalltag" gelöst: Bei ausreichend natürlichem Licht werfen die Lampen keine störenden Schatten auf die Pflanzen.

Für ein naturnahes Klima in der gläsernen Hülle sorgen sehr weit öffnende Lüftungsklappen. Auch bei vollem Sonnenschein ist die Lufttemperatur im Glashaus daher nahe der Außentemperatur. Für bestimmte Versuche können die Lüftungsklappen jedoch geschlossen werden. Dann können die Wissenschaftler im Innenraum beispielsweise eine erhöhte Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid einstellen. Eine effiziente Kühlung sorgt auch im geschlossenen Raum für die gewünschten Innentemperaturen in den gläsernen Versuchsanlagen. Aber nicht nur der gesamte Innenraum der Glashäuser kann gekühlt oder geheizt werden. Für Pflanzen mit unterschiedlichen Klimaansprüchen können individuelle Kleinklimata geschaffen werden. Sogar der Wurzel- und Blattbereich kann unterschiedlich temperiert werden. Dafür sorgen Tischklimageräte an den Kulturtischen. So können die Wissenschaftler untersuchen, wie sich unterschiedliche Umweltbedingungen auf Blätter und Wurzeln auswirken. "Mit PhyTec werden ganz neue Untersuchungen zur Dynamik der Interaktion von Pflanze und Umwelt möglich", erklärt Ulrich Schurr.

Quelle: Forschungszentrum Jülich




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