Bezug stomatäre Leitfähigkeit zu Blatt Funktionale Merkmale

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, ökophysiologische mit morphologischen Eigenschaften von Blättern in Beziehung zu setzen, um das Funktionieren von Ökosystemen in artenreichen Pflanzengemeinschaften besser zu verstehen. Dies wird erreicht, indem zunächst die Stomataleitfähigkeit in Tagesverläufen gemessen und anschließend relevante Parameter extrahiert werden, die die Stomataregulation bei den verschiedenen Arten beschreiben. Der zweite Schritt besteht darin, Größe und Dichte der Stomata mithilfe eines Mikroskops zu bestimmen.

Anschließend werden die Blattadernmerkmale bewertet. Der letzte Schritt besteht darin, die morphologischen und anatomischen Merkmale mit den ökophysiologischen Eigenschaften der Pflanzenart zu verknüpfen. Dies ermöglicht ein tieferes mechanistisches Verständnis von Pflanzenblättern, wie hier am Beispiel der somatischen Schließung gezeigt, wenn die Luft für verschiedene Arten mit unterschiedlichen Blattmerkmalen trockener wird.

Die allgemeine Idee unserer Studie besteht darin, leicht messbare Blattmerkmale als Proxy für wichtige Pflanzenfunktionen zu verwenden, deren direkte Messung mit großem Aufwand verbunden wäre. Das Hauptziel dieses Protokolls ist es, mehrere bewertete Blattmerkmale mit bestimmten Regulationsaspekten zu verknüpfen, was ein zentraler Bestandteil der Pflanzenstrategie zum Ausgleich von Wasserhaushalt und Wachstum darstellt. Diese Methode kann dabei helfen, zentrale Fragen im Bereich der funktionellen Biodiversitätsforschung zu beantworten, beispielsweise wie die ökophysiologischen Prozesse verschiedener Arten in einer artenreichen Baumgemeinschaft zur Ökosystemfunktion beitragen. Wählen Sie Blätter unterschiedlicher Arten und Individuen gemäß einem reproduzierbaren Muster aus.

Wählen Sie beispielsweise nach Möglichkeit Blätter mit gleicher Höhe, gleicher Exposition und gleicher Position innerhalb der Pflanze, und zwar nur aus demselben Knoten und nur aus einer Kategorie wie Sonnen- oder Schattenblätter. Messen Sie ausschließlich Blätter in gesundem und vollständig entwickeltem Zustand. Kennzeichnen Sie die Blätter an den Individuen, um sicherzustellen, dass die wiederholten Messungen am selben Blatt durchgeführt werden.

Unter Verwendung eines stationären Parameters die Messungen der stomatären Leitfähigkeit nur auf der Blattoberfläche vorbereiten, wobei die Mittelrippe und starke Blattadern vermieden werden. Messungen in den frühen Morgenstunden vor Sonnenaufgang beginnen. Fünf bis zehn Wiederholmessungen durchführen, bis die Werte der stomatären Leitfähigkeit um die Mittagszeit einen eindeutigen Rückgang zeigen.

Eine tägliche Messreihe liefert gute Daten zur Analyse der Beziehungen zwischen Dampfdruckdefizit und STO-Metalleitfähigkeit. Notieren Sie bei jeder Dooma-Leitfähigkeitsmessung Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit, vorzugsweise mit tragbaren Datenloggern, um die Bedingungen direkt am Ort desselben Blattes zu erfassen. Verwenden Sie die August-Roche-Magnus-Formel zur Berechnung des Dampfdruckdefizits.

Tragen Sie nun artenweise alle Daten zur stomatalen Leitfähigkeit gegen den Dampfdruckdefizit auf, wobei alle Tagesverläufe einzelner Blätter pro Art in einer Analyse zusammengefasst werden. Ermitteln Sie den beobachteten Maximalwert aus den Daten zur stomatalen Leitfähigkeit, indem Sie nach dem höchsten Wert suchen, um das Modell zu skalieren.

Für eine artenspezifische Vergleichbarkeit. Teilen Sie die beobachteten Werte durch den für die jeweilige Art maximal beobachteten Wert. Regressieren Sie für jede Art die Logik der Spaltöffnungsleitfähigkeit gegenüber dem Dampfdruckdefizit und den quadratischen Term des Dampfdruckdefizits mithilfe eines generalisierten linearen Modells mit einer binomialen Fehlerverteilung.

Berechnen Sie anschließend den Parameter der Stoateregulation für jede Art, indem Sie die absoluten modellierten maximalen Stomataleitfähigkeiten oder GS-max-Werte ermitteln. Dazu berechnen Sie die Dampfdruckdifferenz bei maximaler stomataler Leitfähigkeit, indem Sie die erste Ableitung dieser Kurve gleich null setzen, was A VPD GS max fit = −B/2 ergibt. Setzen Sie VPD GS max fit in die Formel der Kurve ein und potenzieren Sie sie mit E, um max fit zu erhalten.

Berechnen Sie den Mittelwert aller Leitfähigkeitsmessungen pro Art, um relative Werte aus dem skalierten Modell zu ermitteln. Extrahieren Sie die Leitfähigkeits- und Dampfdruckdefizitwerte von nooma für die folgenden beiden Punkte: die Stomaleitfähigkeit und das Dampfdruckdefizit an der maximalen Stelle des Modells sowie das Dampfdruckdefizit an der zweiten Wendestelle der Kurve. Multiplizieren Sie diese Werte mit GS max, um absolute Werte der stomatalen Leitfähigkeit zu erhalten.

Für diese Punkte nehmen Sie Proben vorzugsweise von exakt denselben Blättern, die für die Messungen der stomatischen Leitfähigkeit verwendet wurden. Falls dies nicht möglich ist, wenden Sie dieselbe Selektionsprozedur an, die zur Auswahl der Blätter für die S-Stomata-Leitfähigkeitsmessungen angewandt wurde, vorzugsweise an denselben Individuen.

Falls die Proben nicht sofort verarbeitet werden können, lagern Sie sie in 70 % Alkohol. Tragen Sie eine dünne Schicht farblosen, schnell trocknenden Nagellack auf eine frische Probe auf. Nachdem der Nagellack getrocknet ist, lösen Sie den Abdruck vorsichtig vom Blatt und führen Sie die mikroskopische Analyse durch.

Wie bei einer normalen Blutprobe schließen Sie eine Kamera an ein optisches Mikroskop an, das nach dem Anschließen der Kamera Vergrößerungen zwischen 40- und 400-fach ermöglicht. Ordnen Sie die aufgenommenen Bilder mithilfe einer Skala der optischen Vergrößerung und Auflösung des Bildes zu, indem Sie eine Open-Source-Software zur Bildverarbeitung wie Image J verwenden. Analysieren Sie diese Bilder. Zeichnen Sie mit dem Formwerkzeug aus dem Werkzeug zur Bildanalyse in einem Bereich ohne Schmutz, Fingerabdrücke, beschädigte Stellen oder große Blattadern eine Form auf das Bild.

Zählen Sie die S-Stomata in diesem Bereich sowie in mindestens 50.000 Quadratmikrometern pro Probe. Messen Sie die Länge der S-Stomata-Schließzellen und die kurze Länge. Berechnen Sie die Anzahl der S pro Quadratmillimeter, um die Blätter zu bleichen.

Lassen Sie sie mindestens 72 Stunden in einer 50%igen Entfärbungslösung, wobei die Lösung auf bis zu 30 Grad Celsius erhitzt wird. Spülen Sie die Blätter anschließend mehrmals mit Wasser ab. Passen Sie den Bleichprozess je nach Blatteigenschaften der jeweiligen Art an, um die Färbung der Blätter zu optimieren.

Stellen Sie sie in 99 % Ethanol und färben Sie sie zwei bis 30 Minuten in einer 1 %igen Sine-Lösung. Nach der Färbung spülen Sie die Blätter mehrmals mit Wasser ab. Falls die Blätter zu stark angefärbt sind, etwas zusätzliche Zeit einplanen.

Ein Ethanol- oder Entfärbungsmittel kann bei der Analyse der Proben helfen. Scannen Sie die Blätter mit einem Hintergrundscanner mit einer Auflösung von etwa 1.200 Punkten pro Zoll. Vergleichen Sie die Scans anhand einer Skala mit der Auflösung des Bildes, um sicherzustellen, dass die Pixelgröße auf absolute Längenmaße des gescannten Blattes zurückgeführt werden kann.

Messen Sie den Umfang, die Länge und die Breite der Blätter. Berechnen Sie mehrere Indizes wie das Verhältnis von Länge zu Breite oder das Verhältnis von Umfang zu Fläche. Schneiden Sie dann ein ein bis ein Zentimeter großes Rechteck aus der Mitte des Bildes aus.

Messen Sie den Durchmesser der Adern erster und zweiter Ordnung. Messen Sie die Länge aller Adern erster Ordnung. In diesem Quadranten sind hier angepasste Modellgraphen für die Regression der stomatalen Leitfähigkeit gegenüber dem Dampfdruckdefizit für alle Arten dargestellt.

Die unterschiedlich farbigen Linien repräsentieren die jeweiligen Laubmerkmale, wobei schwarze Linien immergrüne Arten und rote Linien laubabwerfende Arten darstellen. Die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen den Mustern der Stoat-Leitfähkeitsregulation und den Blattmerkmalen zeigt, dass die Dampfdruckdefizit an der Wendestelle mit zunehmender s-Soad-Dichte und dem Stoat-Index abnahm und mit steigendem Blattkohlenstoffgehalt anstieg. Im Gegensatz dazu zeigte kein Parameter der somatischen Leitfähigkeit eine klare Beziehung zum Laubmerkmal.

Die hohe Variabilität zwischen den beiden Gruppen der Blattphysiognomie zeigt, dass unterschiedliche regulatorische Mechanismen sowohl innerhalb der Gruppe der immergrünen als auch der sorgfältigen Blattphysiognomien existieren. Bei der Anwendung dieses Verfahrens ist es wichtig, die Behandlungsdetails an die spezifischen Blatteigenschaften anzupassen. Da Blattmerkmale eine große Variation zwischen Arten aufweisen, können unsere morphologischen Blattmerkmale nach dieser Methode auch mit anderen ökophysiologischen Eigenschaften wie xim verknüpft werden.

Die Empfindlichkeit gegenüber Kavitation oder eine bestimmte hydraulische Vernetzung hilft erneut, geplante Reaktionen auf Trockenheit zu verstehen. Wir hoffen, dass unser Video die Verwendung morphologischer Blattmerkmale und die Forschung zur funktionellen Biodiversität anregt, um die Funktionsweise von Ökosystemen anhand leicht messbarer Merkmale vorherzusagen.