Ozon-Bioindikation mit Weissklee

Bioindikatoren

Bioindikatoren sind Lebewesen, deren Vorkommen, Verhalten oder Merkmale sich mit bestimmten Umweltverhältnissen in einen so engen Zusammenhang bringen lassen, dass man sie als Zeiger zur Beurteilung des Zustandes der Luft, der Gewässer und der Böden verwenden kann.

Die Wirkung von Ozon auf die Vegetation

Bisherige Beobachtungen zeigen, dass verschiedene Pflanzenarten sehr unterschiedlich auf Ozon reagieren. Es ist sogar sehr wahrscheinlich, dass bezüglich Ozonempfindlichkeit in verschiedenen Populationen Unterschiede auftreten.

Einige Beispiele von Ozonwirkungen: Sommerweizen liefert weniger Ertrag, Buchen und Fichten wachsen langsamer, Weissklee zeigt Blattschäden, bei Brennesseln sinkt die Keimfähigkeit der Samen, wilde Malven bilden infolge von Blattschäden vermehrt Blätter, die aber leichter sind als normal und vermehrt Blüten, die weniger fruchtbare Samen bilden.Kulturpflanzen, wie Weizen, sind in Sachen Ozon besser untersucht. Durch ihre klar definierte Vegetationsperiode ist die Untersuchung auch wesentlich einfacher. Bei Wildpflanzen, die in Pflanzen-gemeinschaften leben, ist die Bewertung der Ozonschäden auf Niveau des Ökosystems wichtig. Die Artenzusammensetzung kann sich abhängig von Ozonbelastung und Ozonempfindlichkeit verändern. (Literatur: E.Bergmann, J.Bender,H.Weigel (1998), vaö Hannover)

MethodeDas Vorgehen und die Versuchsanlage entspricht der Vorlage des WWF-Schulprojektes „Dem Ozon auf der Spur“.

In vier Töpfen wurde der Klee kultiviert. Im Abstand von drei Wochen wurden die Blätter aus jedem Topf geerntet und nach Schäden ausgezählt. Der erste Schnitt erfolgte zeitverschoben, so dass wöchentlich ein Topf zur Ernte kam.

Topf 2 drei Tage nach einem SchnittVersuchsanlage

Ozonschäden an WeisskleeDer kanadische Weissklee (Trifolium repens Ladino Californa) nimmt Ozon über die Spaltöffnungen (dienen dem Gasaustausch) auf der Blattunterseite auf. Die entstehenden Blattschäden sind gut sichtbar und eindeutig. Punktchlorosen (weissliche bis bräunliche kleine Flecken) treten erst vereinzelt, dann in zunehmender Dichte auf. Ein stark ozongeschädigtes Blatt weist Punktchlorosen an allen Blatteilen und absterbende Teile auf. Durch das aggressive Ozon wird das Gewebe geschädigt, die Photosyntheserate sinkt.

Weissklee mit Ozonpunkten Glücksklee mit Ozonpunkten

Ozon und Lufttemperatur 2 m über Boden

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3

Mai 2001

-5

0

5

10

15

20

25

30

Zeit: UTC (Coordinated Universal Time) = GMT (Greenwich Mean Time) = Ortszeit - 2h

Ozon Lufttemperatur 2 m

Ozon und Lufttemperatur 2 m über Boden

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3

Juni 2001

0

5

10

15

20

25

30

Zeit: UTC (Coordinated Universal Time) = GMT (Greenwich Mean Time) = Ortszeit - 2h

Ozon Lufttemperatur 2 m

Ozon und Lufttemperatur 2 m über Boden

0

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100

120

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160

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200

29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3

Juli 2001

0

5

10

15

20

25

30

35

Zeit: UTC (Coordinated Universal Time) = GMT (Greenwich Mean Time) = Ortszeit - 2h

Ozon Lufttemperatur 2 m

Die Kurven zeigen den Zusammenhang zwischen Temperatur und Höhe des Ozonwertes klar.

Für den Vergleich mit den ozongeschädigten Kleeblättern werden die Phasen wo sich Grenzwertüberschreitungen häufen beachtet (> 120 µg/m3

Luft und Stunde).

Anteil gesunder und geschädigter Blätter

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7

wöchentliche Auszählung

Pro

zent

gesunde Blätter Blätter mit sichtbaren Ozonschäden

Nummer 1 2 3 4 5 6 7

Datum 25.5.2001 1.6.2001 8.6.2001 15.6.2001 22.6.2001 29.6.2001 6.7.2001

Topfnummer 1 2 3 1,4 2 3 1,4

Vergleich der Auszählung mit den Messwerten

Die ausgezählten Blätter zeigen die Ozoneinwirkung der Wachstums-periode von drei dem Schnitt vorausgehender Wochen. Vom 9.5 bis 31.5 ergaben die Messungen häufig Werte über dem Grenzwert. Dies schlägt sich in den Auszählungen vom 25.5., 1.6. Und 15.6 nieder. Vor allem die Auszählung vom 1.6. wiederspiegelt die hohen Messwerte des letzten Maidrittels. Die Abnahme der geschädigten Blätter im Verlaufe des Junis korreliert mit den tieferen Temperaturen bis zur Mitte dieses Monates. Entsprechend des folgenden Anstieges der Ozonwerte liegt die Auszählung vom 6.7. wieder höher.

Grenzwerte

Der Grenzwert der Luftreinhalteverordnung beträgt 120 µg/m3 Luft. Diese Konzentration “darf” als Stundenmittelwert nur einmal im Jahr überschritten werden. Für Pflanzen ist dieser Grenzwert unzureichend. Die kritische Ozonbelastung wird für Pflanzen als kumulative Dosis berechnet. Für einzelne Pflanzenarten kann so ein Schwellenwert ermittelt werden, bei welchem Ozonschäden induziert werden. Wie ein kritischer Ozonwert für natürliche Pflanzengesellschaften festgelegt werden kann, ist noch unklar. (Bergmann u.a. 1998)Für die Diskussion der Resultate dieses Bioindikationsversuches ist es sinnvoll die fortlaufend gemessenen Ozonkonzentrationen zu betrachten, da auch die Auszählungen fortlaufend gemacht wurden und Rückschlüsse auf jeweils dreiwöchige Wachstumsphasen zulassen.

LiteraturBergmann E., Bender J., Weigel H.-J.,Zur Ozonempfindlichkeit von Wildpflanzen, Agrarökologie 30, vaö, 1998

WWF-Umwelterziehung, Schulprojekt:Dem Ozon auf der Spur ..., 1994

Die Arbeit wurde durchgeführt vom Ergänzungsfach Biologie März bis Juli 2001 und betreut von Daniela Schrepfer und Daniela Weber