Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit

Neues aus der Forschung

Meldung vom 16.07.2018

Feinstaubablagerungen steigern das Risiko, dass Pflanzen Trockenschäden erleiden - denn der Staub steigert die Verdunstung. Deshalb sind die feinen Ablagerungen vermutlich mehr an Waldschäden beteiligt als bislang angenommen. Belege dafür liefert eine Gewächshausstudie der Universität Bonn, bei der Bäume in annähernd partikelfreier Atmosphäre mit solchen in ungefilterter Luft verglichen wurden. Die Ergebnisse sind nun im Journal „Environmental Research Letters“ erschienen.


180719-0131_medium.jpg
 
Im Gewächshaus: Privatdozent Dr. Jürgen Burkhardt vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz der Universität Bonn.
Burkhardt, J., Zinsmeister, D., Grantz, D. A., Vidic, S., Sutton, M. A., Hunsche, M., Pariyar, S.
Camouflaged as ‘degraded wax’: hygroscopic aerosols contribute to leaf desiccation, tree mortality, and forest decline
Environmental Research Letters
DOI: https://doi.org/10.1088/1748-9326/aad346


Das Thema Feinstaub und Gesundheit des Menschen ist in aller Munde, doch dass die feinen Partikel auch Auswirkungen auf die Pflanzenwelt haben, ist kaum bekannt. Nach trockenen Jahren häufen sich die Schäden an den Wäldern. Dieses Phänomen hat sich weltweit verstärkt; so wird es seit einigen Jahren im Südwesten der USA und zuletzt auch beim Sterben der Affenbrotbäume in Afrika beobachtet. „Zu jedem dieser großflächig auftretenden Phänomene gab es bereits eine Vielzahl von Erklärungsversuchen, ein übergreifender Befund zu den Ursachen liegt bislang jedoch nicht vor“, sagt Privatdozent Dr. Jürgen Burkhardt vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn.

Pflanzen regulieren mit ihren Spaltöffnungen, das sind winzige Poren in den Blättern, wie viel Wasser aus dem Blatt verdunstet. Gleichzeitig brauchen sie diese „Schleusen“, um das lebenswichtige Kohlendioxid aufzunehmen, aus dem sie mithilfe der Fotosynthese Zucker als universellen Energielieferanten herstellen. Zugespitzt haben die Pflanzen die Wahl zwischen Verhungern und Verdursten: Schließen sie die Spaltöffnungen komplett, verlieren sie durch Verdunstung kaum noch Wasser, können aber auch kein Kohlendioxid mehr aufnehmen. Umgekehrt ermöglichen weit geöffnete Poren das Einströmen des Kohlendioxids, der Preis dafür ist aber ein großer Wasserverlust. Burkhardt: „Pflanzen haben die Regelung der Spaltöffnungen im Lauf der Evolution an die Umgebungsbedingungen angepasst, allerdings in einer Zeit mit deutlich weniger Feinstaub als heute.“

In gefilterter Luft verdunsten die Bäume weniger Wasser

Die Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun mit Kollegen des Centre of Ecology and Hydrology in Edinburgh (Schottland), des Meteorological and Hydrological Service in Zagreb (Kroatien) und der University of California at Riverside (USA) herausgefunden, dass Feinstaub diese Regelung beeinflusst. Sie konnten zeigen, dass Kiefern, Weißtannen und Stieleichen, die in Gewächshäusern mit gefilterter und daher fast feinstaubfreier Luft gediehen, weniger Wasser verdunsteten als solche, die in der mäßig verschmutzten Bonner Stadtluft aufwuchsen. Dies galt sogar für den Zustand, wenn die Spaltöffnungen vollkommen geschlossen waren.

Eine kürzlich erschienene Studie der gleichen Forschungsgruppe hatte bereits gezeigt, dass Pflanzen aus gefilterter Luft bei gleicher Spaltöffnungsweite generell weniger transpirierten als Pflanzen aus normaler Umgebungsluft. „Abgelagerter Feinstaub auf Blättern erhöht also die Verdunstung“, fasst Burkhardt zusammen. „Die Experimente stellen den bislang fehlenden, direkten Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Trockenheitsanfälligkeit von Bäumen her.“

Ein großer Teil des atmosphärischen Feinstaubs ist hygroskopisch, bindet also Feuchtigkeit aus der Umgebung. Lagert sich hygroskopischer Feinstaub auf Pflanzen ab, so bildet sich zusammen mit transpiriertem Wasserdampf flüssiges Wasser. „Allerdings sind die Wassermengen so gering, dass dies mit bloßem Auge nicht erkennbar ist“, sagt Burkhardt. „Es handelt sich auch eher um konzentrierte Salzlösungen als um Wasser.“



Diese Salzlösungen kriechen als dünne Filme in die Spaltöffnungen. Hierbei entsteht eine durchgängige, sehr dünne Flüssigwasserverbindung zwischen Blattinnerem und Blattoberfläche, die als Docht wirken kann. Burkhardt: „Die Spaltöffnungen verlieren damit einen Teil der Kontrolle über die Verdunstung, und die Pflanzen sind stärker von Trockenheit bedroht.“

Feinstaub auf Blättern schlecht erkennbar

Im Vakuum der Elektronenmikroskope erscheinen die Salzlösungen als Krusten – diese fehlten bei den in partikelfreier Luft gewachsenen Bäumen. „Das Erscheinungsbild der Salzkrusten kennt man von geschädigten Bäumen. Es wurde bisher stets als ‘Wachsverschmelzung‘ bezeichnet, ohne dass man eine schlüssige Erklärung dafür fand“, sagt Burkhardt. „Feinstaub aber wurde als Ursache nicht wirklich in Erwägung gezogen, da man ihn sich eher als kleine Körnchen vorstellt“, sagt der Wissenschaftler der Universität Bonn.

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Europäischen Union gefördert.




Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 16 Meldungen

Meldung vom 21.05.2019

Neue Studie zeigt: Tropische Korallen spiegeln die Ozeanversauerung wider

Das Kalkskelett tropischer Korallen weist bereits Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung auf, die au ...

Meldung vom 21.05.2019

Namenlose Fliegen

Unsere heimischen Fliegen und Mücken zählen mit knapp 10.000 bekannten Arten zu einer der vielfältigsten In ...

Meldung vom 20.05.2019

Bonobo Mütter verhelfen ihren Söhnen zu mehr Nachwuchs

Bei vielen sozialen Tierarten teilen sich Individuen die Aufgaben der Kindererziehung, doch neue Forschungserg ...

Meldung vom 20.05.2019

Auf die Größe kommt es an

Ökologe der Universität Jena und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) ent ...

Meldung vom 20.05.2019

3D-Technologie ermöglicht Blick in die Vergangenheit

Studie identifiziert Fischarten anhand vier Millionen Jahre alter Karpfenzähne ‒ Modell zur Evolution der B ...

Meldung vom 20.05.2019

Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die genetische Vielfalt einer Art

Über das Genom des Alpenmurmeltiers.

Meldung vom 17.05.2019

Ernst Haeckel: Vordenker hochmoderner Disziplinen

Wissenschaftshistoriker der Universität Jena erklären Ernst Haeckels Ökologie-Definition.

Meldung vom 17.05.2019

Echoortung von Fledermäusen - Exzellente Navigation mit wenig Information

LMU-Forscher widerlegen bisherige Annahmen über die Echoortung: Fledermäuse haben deutlich weniger räumlich ...

Meldung vom 17.05.2019

Neues Petersilien-Virus von Braunschweiger Forschern entdeckt space

Neues Petersilien-Virus kommt im Raum Braunschweig und anderen Teilen Deutschlands vor.

Meldung vom 16.05.2019

Bettgenosse gesucht: Wer war der erste Wirt der Bettwanzen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der kooperativen Leitung des TUD Biologen Prof. Klaus Rein ...

Meldung vom 15.05.2019

Schimpansen graben mit Werkzeugen nach Futter

Forschungsteam filmt im Zoo erstmals, wie die Menschenaffen vorgehen, um an vergrabene Leckereien zu kommen.

Meldung vom 15.05.2019

Übersatte Bakterien machen den Menschen krank

SFB 1182-Forschungsteam schlägt in einer neuen Hypothese vor, dass Entzündungskrankheiten durch ein Nahrungs ...

Meldung vom 15.05.2019

Große Fragen zur Rolle mikroskopischen Lebens für unsere Zukunft

Wie Mikroorganismen die dynamische Entwicklung unserer Erde beeinflussen.

Meldung vom 15.05.2019

Wälder tragen weniger zum Klimaschutz bei als vermutet

Eine Studie mit Beteiligung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL könnte ein Dämp ...

Meldung vom 15.05.2019

Ausgezirpt - Drastischer Biomasseverlust bei Zikaden in Deutschland

In der April- Ausgabe der vom Bundesamt für Naturschutz herausgegebenen Zeitschrift „Natur und Landschaft ...

Meldung vom 14.05.2019

Relaisstation im Gehirn steuert unsere Bewegungen

Die Relaisstation des Gehirns, die Substantia nigra, beherbergt verschiedene Arten von Nervenzellen und ist f ...


03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
19.07.2018
Kenne Deinen Fisch!
19.07.2018
Leben ohne Altern
19.07.2018
Lebensraum Käse
19.07.2018
Domino im Urwald
19.07.2018
Trend-Hobby Imker
19.07.2018
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung