„Der Klimawandel bedeutet für Pflanzen neue Herausforderungen bei der Wasserregulation“
Freiburg, 29.05.2026
Wie genau steuern Pflanzen die Aufnahme und Abgabe von Wasser bei Trockenstress? Das untersucht die neue Forschungsgruppe SOPHY, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Von der Universität Freiburg sind Prof. Dr. Christiane Werner, Professorin für Ökosystemphysiologie an der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen, und ihr Mitarbeiter Dr. Simon Haberstroh beteiligt. Im Interview spricht Werner darüber, wie Wissenschaftler*innen innerhalb von SOPHY die Interaktion und Anpassung von Pflanzen in Dürrephasen erforschen.
Frau Professor Werner, Sie untersuchen Reaktionen von Pflanzen und gesamten Ökosystemen auf den Klimawandel. Worum genau geht es in Ihrer neuen Forschungsgruppe?
In der Forschungsgruppe SOPHY wollen wir besser verstehen, wie das Gesamtsystem der Wasserregulation über alle Ebenen funktioniert – angefangen bei der Bodenstruktur über die Aufnahme des Wassers in die Wurzel und den Transport in der Pflanze durch ihr Wasserleitsystem, das Xylem, bis hin zur Regulation in den Blättern und die Wasserabgabe an die Atmosphäre. In Freiburg untersuchen wir dabei besonders die Interaktion zwischen Pflanzen, also die Frage, wie Pflanzengemeinschaften Wasser nutzen – als Konkurrenten oder gemeinsam.
„In der Forschungsgruppe SOPHY wollen wir besser verstehen, wie das Gesamtsystem der Wasserregulation über alle Ebenen funktioniert – angefangen bei der Bodenstruktur über die Aufnahme des Wassers in die Wurzel und den Transport in der Pflanze durch ihr Wasserleitsystem, das Xylem, bis hin zur Regulation in den Blättern und die Wasserabgabe an die Atmosphäre.“
Prof. Dr. Christiane Werner
Professorin für Ökosystemphysiologie, Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Universität Freiburg
Dass Pflanzen Wasser aufnehmen und abgeben, ist zunächst etwas sehr Grundlegendes. Was genau an diesem Prozess interessiert Sie?
Wir haben durch den Klimawandel neue Bedingungen, das bedeutet auch neue Herausforderungen für Pflanzen bei der Wasserregulation. Einerseits haben wir bei Dürren weniger Wasser im Boden. Wenn die Luft immer heißer und trockener wird, haben wir andererseits einen viel höheren Sog in der Pflanze, und die Verdunstung durch die Blätter führt zu höherem Wasserverlust. Die Kernfrage ist, wie Pflanzen im Gesamtsystem mit diesen Herausforderungen umgehen.
Wie untersuchen Sie dies?
In unserem Projekt arbeiten wir unter anderem mit stabilen Isotopen. Diese sind nicht radioaktiv, einfach in der Umwelt vorhanden und können uns als Marker dienen, mit denen wir den Wasserfluss sichtbar machen. Wir geben Pflanzen Wasser mit schweren Wasserisotopen wie Deuterium und können dann in unseren Anlagen in Echtzeit messen, wie und wann genau das Wasser von Pflanzen unter welchen spezifischen Bedingungen aufgenommen wird, wie schnell sie es transportieren und über ihre Blätter wieder abgeben – und eben auch, wie Nachbarpflanzen dabei um Wasser konkurrieren.
Sie untersuchen diese Mechanismen an der Rotbuche und Winterlinde. Warum haben Sie diese beiden Baumarten ausgesucht?
Beide sind hier bei uns wichtige Baumarten, und beide könnten durch den Klimawandel in extrem heißen Sommern tatsächlich an ihre Grenzen kommen. Vor allem aber sind es zwei Pflanzentypen, die ihren Wasserhaushalt unterschiedlich regulieren. Die eine Baumart ist konservativer in der Wassernutzung, die andere nutzt mehr Wasser – wenn diese beiden in Konkurrenz zueinander wachsen, können sich unterschiedliche Konkurrenzvorteile ausbilden. Deshalb interessiert uns besonders, wie die beiden Baumarten bei Hitzestress interagieren.
„Es gibt sogar Effekte, die man als „Drought Memory“ bezeichnet, eine Pflanze erinnert sich also an schon dagewesene Dürren und passt sich an.“
Prof. Dr. Christiane Werner
Professorin für Ökosystemphysiologie, Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Universität Freiburg
Können Pflanzen demnach aus Erfahrungen lernen?
Ich würde von Anpassung sprechen – die Pflanze reagiert und ändert ihre Regulation. Diese Mechanismen unterscheiden sich, je nachdem, ob eine Pflanze mit ihrer eigenen Art im Bestand wächst oder mit Arten, die das Wasser anders nutzen als sie selbst. Wie genau diese Mechanismen funktionieren, ist die Kernfrage, mit der wir uns in Freiburg innerhalb der Forschungsgruppe beschäftigen.
Lassen sich die Ergebnisse auch mit Hinblick auf den Klimawandel nutzen?
Auf jeden Fall. Wir messen solche Prozesse zum Beispiel auch in Wäldern. Dort können wir die Bedingungen zwar nicht so gut kontrollieren, aber wir können die Reaktionen der Pflanzen direkt in ihrer natürlichen Umgebung messen. Dabei haben wir schon spannende Ergebnisse in der Interaktion von Fichte und Buche in der Konkurrenz um Wasser gesehen, wobei vor allem die Buche profitiert hat. In den Messanlagen, die wir in der neuen Forschungsgruppe einsetzen werden, können wir unterschiedliche Umweltbedingungen besser modifizieren und noch genauer messen als im Wald. So können wir erkennen, was Auslöser und was Wirkung solcher Regulationen sind. Wenn wir verstehen, wo bei welchen Pflanzen die Kipppunkte liegen, die Grenzen der Wasserregulation, aber auch die wichtigen Stellschrauben entlang des Wassertransports durch die Pflanze, dann ist das letztlich auch für den Waldbau und für mögliche Reaktionen auf den Klimawandel relevant.
Forschungsgruppe SOPHY
Die Forschungsgruppe „Der Einfluss der Hydraulik von Boden und Pflanze auf Transpiration und Pflanzenwachstum in Reaktion auf Trockenheit (SOPHY)“ wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gemeinsam mit dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) für zunächst vier Jahre gefördert; Start ist im Herbst 2026. Sprecher der Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Mutez Ali Ahmed von der TU München, an der Universität Freiburg sind Prof. Dr. Christiane Werner und Dr. Simon Haberstroh von der Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen beteiligt. Ebenfalls zur Forschungsgruppe gehören Wissenschaftler*innen der Universitäten Ulm und Bonn, der TU Dresden, des Forschungszentrums Jülich, der ETH Zürich, der Purdue University in West Lafayette/USA und der Macquarie University in Sydney/Australien.
Sonderausgabe der Fachzeitschrift Plant Biology zu den Auswirkungen von Dürren
Gemeinsam mit Kolleg*innen hat Prof. Dr. Christiane Werner im April 2026 ein Special Issue der Fachzeitschrift Plant Biology herausgegeben. Die Sonderausgabe mit dem Titel „Impacts of droughts and drought legacies on plants and ecosystems“ (Auswirkungen von Dürren und deren Folgen auf Pflanzen und Ökosysteme) befasst sich unter anderem mit sogenannten Compound Droughts, also den Wechselwirkungen von Trockenheit und Hitze und ihrem Einfluss auf Ökosysteme.