Auf Spurensuche in der Natur:Stabile Isotope in der ökologischen ForschungRundgespräch am 4. April 2005InhaltVerzeichnis der Vortragenden und der Diskussionsteilnehmer am Rundgespräch 7 Vorwort 9 Begrüßung durch Herrn Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Heinrich NÖTH, Präsident der Bayerischen Akademie der Wissenschaften 11 Hanns-Ludwig SCHMIDT: Einführung in das Rundgespräch: Isotope - Nuklide des gleichen Elementes mit kleinen Verschiedenheiten 13 Hanns-Ludwig SCHMIDT: Grundlagen, Systematik und Bedeutung der Isotopendiskriminierung in biologischen Systemen 17 Diskussion 27 Markus LEUENBERGER: Stabile Isotope in polaren Eisbohrkernen enthalten klimarelevante Information 29 Diskussion 44 Ulrich STRUCK und Falk POLLEHNE: Stickstoffisotope in See- und Küstensedimenten als Indikatoren für den Einfluss der Eutrophierung 45 Diskussion 53 Gerhard GEBAUER: Partnertausch im dunklen Wald - Stabile Isotope geben neue Einblicke in das Ernährungsverhalten von Orchideen 55 Diskussion 67 Ulrich LÜTTGE: Physiologische Ökologie der Photosynthese - autökologische und synökologische Aspekte anhand von d13C- und d18O-Daten 69 Diskussion 82 Hans SCHNYDER und Rudi SCHÄUFELE: 13C- und 18O-Signatur des CO2 - Marker für CO2-Flüsse im Ökosystem? 83 Diskussion 91 Karl AUERSWALD, Michael SCHWERTL, Rudi SCHÄUFELE und Hans SCHNYDER: Let the sheep do the sampling - Tierhaare als Werkzeug der Ökosystemanalyse 93 Diskussion 104 Heiner FLESSA: Kohlenstoffspeicherung in Böden - Analyse anhand stabiler Kohlenstoffisotope 105 Diskussion 116 Anette GIESEMANN: Dem Schwefel auf der Spur - Schwefelisotope in der ökologischen Forschung 119 Diskussion 129 Peter HORN: Isotopensignaturen schwerer Elemente in der ökologischen Forschung und Praxis 131 Diskussion 152 Andreas ROSSMANN: Etikettenschwindel? Stabilisotopenanalysen von Lebensmitteln mit geschützter geografischer Herkunft 153 Diskussion 163 Abschlussdiskussion 165 Claudia DEIGELE: Zusammenfassung des Rundgesprächs 171 Verzeichnis der Vortragenden (*) und der Diskussionsteilnehmer am Rundgespräch* Auerswald, Karl, Prof. Dr., Technische Universität München, Lehrstuhl für Grünlandlehre, FreisingBäumler, Rupert, Prof. Dr., Universität Erlangen, Institut für Geographie, Erlangen* Flessa, Heiner, apl. Prof. Dr., Universität Göttingen, Institut für Bodenkunde und Waldernährung, GöttingenGattinger, Andreas, Dr., GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Institut für Bodenökologie, Oberschleißheim* Gebauer, Gerhard, Prof. Dr., Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Pflanzenökologie, Bayreuth* Giesemann, Anette, Dr., Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Institut für Agrarökologie, BraunschweigGietl, Christine, Priv.-Doz. Dr., Technische Universität München, Lehrstuhl für Botanik, Biologikum, FreisingHaber, Wolfgang, Prof. Dr., Technische Universität München, Lehrstuhl für Landschaftsökologie, FreisingHaider, Konrad, Prof. Dr., DeisenhofenHoppe, Brigitte, Prof. Dr., c/o Universität München, Geschichte der Naturwissenschaften, MünchenHoracek, Micha, Mag., ARCS Research GmbH, Abteilung Umweltforschung, Seibersdorf* Horn, Peter, Prof. Dr., Bayerische Staatssammlung für Paläontologie und Geologie, München* Leuenberger, Markus, Priv.-Doz. Dr., Universität Bern, Physikalisches Institut, Bern* Lüttge, Ulrich, Prof. emer., Technische Universität Darmstadt, Institut für Botanik, DarmstadtMeckenstock, Rainer, Priv.-Doz. Dr., GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Institut für Grundwasserökologie, OberschleißheimMelzer, Arnulf, Prof. Dr., Technische Universität München, Limnologische Station, IffeldorfMuhr, Jan, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Pflanzenökologie, BayreuthNöth, Heinrich, Prof. Dr., Präsident der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, MünchenRehfuess, Karl Eugen, Prof. Dr., Technische Universität München, Dept. für Ökologie, Freising* Rossmann, Andreas, Priv.-Doz. Dr., isolab GmbH, Laboratorium für Stabile Isotopen, SchweitenkirchenSchmederer, Josef, ORR Dipl.-Geol., Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft, Referat Hydrogeologie und Grundwasserschutz, München* Schmidt, Hanns-Ludwig, Prof. emer. für Allgemeine Chemie und Biochemie, Landshut* Schnyder, Hans, Prof. Dr., Technische Universität München, Lehrstuhl für Grünlandlehre, FreisingSeiler, Klaus-Peter, Prof. Dr., GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, Geschäftsführung, Oberschleißheim* Struck, Ulrich, Priv.-Doz. Dr., Universität München, GeoBio-CenterLMU, MünchenZiegler, Hubert, Prof. Dr., Vorsitzender der Kommission für Ökologie, Bayerische Akademie der Wissenschaften, München.Die Analyse stabiler Isotope hat sich in den letzten Jahren vor allem im Bereich der Biowissenschaften als eine äußerst vielseitige und gewinnbringende Methode etabliert, die wesentlich zum Verständnis der Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb komplexer biologischer und ökologischer Systeme beigetragen hat. Viele sonst untrennbar ineinander verwobene Prozesse können inzwischen mithilfe der Analyse stabiler Isotope identifiziert und quantifiziert werden.Der vorliegende Berichtband umfasst die Vorträge und Diskussionen einer gleichnamigen Fachtagung der Kommission für Ökologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, ergänzt mit einer Zusammenfassung des Rundgesprächs. Er zeigt neben den Grundlagen anhand ausgewählter Beispiele die große Bedeutung und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Analyse stabiler Isotope im ökologischen Bereich auf. Die praktische Anwendung reicht von Lebensmitteluntersuchungen bis hin zu Naturschutzempfehlungen; mithilfe der Analyse stabiler Isotope können das Klima der Vergangenheit rekonstruiert, die Eignung von Böden als Kohlenstoffspeicher bewertet oder der Einbau von Schwefeldünger in Kulturpflanzen verfolgt werden.Das Buch richtet sich sowohl an Studierende und Mitarbeiter aus dem Bereich der Geo- und Biowissenschaften als auch allgemein an am Umweltgeschehen interessierte Laien.Organisation: Prof. Dr. Karl AUERSWALD, Prof. Dr. Dr. h.c. Wolfgang HABERReferenten: Karl AUERSWALD, Heiner FLESSA, Gerhard GEBAUER, Anette GIESEMANN, Peter HORN, Markus LEUENBERGER, Ulrich LÜTTGE, Andreas ROSSMANN, Hanns-Ludwig SCHMIDT, Hans SCHNYDER, Ulrich STRUCK.Von fast allen chemischen Elementen in der Natur existieren verschiedene, unterschiedlich schwere Formen (Isotope), die sich nur in der Anzahl ihrer Neutronen unterscheiden. Es wird unterschieden zwischen radioaktiven Isotopen, die nach einer charakteristischen Zeit zerfallen, und stabilen Isotopen. Letztere sind Gegenstand dieses Berichtbandes, wobei vor allem die stabilen Isotope des Kohlenstoffs (C), Sauerstoffs (O), Wasserstoffs (H), Stickstoffs (N) und Schwefels (S) sowie der schweren Elemente Neodym (Nd), Strontium (Sr) und Blei (Pb) im Vordergrund der Betrachtungen stehen.Die Isotope eines Elements verhalten sich chemisch gleich, reagieren aber physikalisch etwas unterschiedlich. Durch die Anreicherung bzw. Abreicherung eines Isotops entstehen bei vielen biologischen oder chemischen Prozessen in der Natur charakteristische, quantitativ erfassbare und gut interpretierbare Muster, so genannte 'isotopische Fingerabdrücke'. Die Analyse stabiler Isotope ist daher zu einem bedeutenden Werkzeug in allen Bereichen ökologischer Forschung geworden. Mit Hilfe der Verhältnisse 18O/16O und 15N/14N in Eisbohrkernen kann beispielsweise auf Klimaänderungen in der Vergangenheit geschlossen werden und das Verhältnis der Kohlenstoffisotope 13C/12C in Pflanzenproben erlaubt Rückschlüsse auf deren Photosynthesemechanismen und Wachstumsbedingungen. Auch viele sonst untrennbar ineinander verwobene Prozesse können mit Hilfe der Analyse stabiler Isotope identifiziert und quantifiziert werden. Dies trägt wesentlich zum Verständnis der Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb komplexer biologischer und ökologischer Systeme bei.Der vorliegende Berichtband zu der gleichnamigen Tagung 'Auf Spurensuche in der Natur: Stabile Isotope in der ökologischer Forschung' (veranstaltet von der Kommission für Ökologie der Bayerischen Akademie der Wissenschaften) zeigt anhand einiger ausgewählter Beispiele die große Bedeutung und einige der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser Analysenmethode auf.Karl Auerswald, Wolfgang Haber, Hubert Ziegler