MOE-Fellowship

Dr. Artem Pungin

Flechten als Indikator der QualitÀt der Umwelt am Beispiel des Kaliningrader Gebiets

Im Laufe des vergangenen Jahrhunderts hat die Menschheit unseren Planeten verÀndert. Die Entwicklung der Technologie, der Industrie, der Landwirtschaft, das Wachstum der StÀdte - das alles verunreinigt den Boden, das Wasser und die Luft. In den StÀdten ist das Problem besonders akut.
UmweltschĂŒtzer in den StĂ€dten machen Überwachungsstudien, identifizieren Verschmutzungsquellen, bieten eine Reihe von Maßnahmen, um die Schadstoffemissionen zu verringern und negative Auswirkungen zu minimieren. Öfters forscht und bewertet man die Wirkungen der Verschmutzung der Luft mit Hilfe der Pflanzen und der Tiere, die schnell auf die Verschlechterung der Umweltbedingungen reagieren - dieser Prozess wird Bioindikation genannt.
Das Objekt meiner Forschung sind Flechten. Flechte ist eine symbiotische Lebensgemeinschaft zwischen einem Pilz, dem so genannten Mykobionten, und einem oder mehreren Photosynthese betreibenden Partnern (Photobyonten). Der Mykobiont bildet einen Thallus (den Körper der Flechte), wo sich die Zellen des Photobyonten befinden.
Weltweit etwa seit 30 Jahren benutzt man Flechten als Bio-Indikator fĂŒr die Umweltverschmutzung der StĂ€dte oder natĂŒrliche Ökosysteme. Flechten reagieren extrem empfindlich auf Umweltbelastungen, insbesondere auf Luftverschmutzung, Eutrophierung und KlimaĂ€nderung. Negative Wirkungen der Eutrophierung auf Ökosysteme durch luftgetragene NĂ€hrstoffe sind vielfĂ€ltig. Infolge der gewandelten Immissionssituation hat sich die epiphytische Flechtenflora in weiten Gebieten Mitteleuropas zugunsten eutrophierungstoleranter Arten stark verĂ€ndert. So fĂŒhrt die Eutrophierung zu einer Verringerung der biologischen Vielfalt der Flechten.
ZusĂ€tzlich zur VerĂ€nderung des Artenspektrums eignet sich auch der Gesamtgehalt an Stickstoff (N) im Flechtenthallus als messbare GrĂ¶ĂŸe, um die Wirkung eutrophierender Immissionen zu erfassen. Die Blattflechte Parmelia sulcata erweist sich hierfĂŒr als besonders geeignet, weil ihr N-Gehalt mit der Höhe des Stickstoffeintrags (z. B. Nitrat, Ammonium, Ammoniak) korreliert.
Ein weiterer Aspekt der Wirkung von Schadstoffen auf Flechten ist eine VerÀnderung im Stoffwechsel, z. B. in der Photosynthese. Nach der Umweltbelastung erscheinen VerÀnderungen in den physiologischen Parametern schneller als VerÀnderungen in den morphologischen Parametern. Deswegen ist die ChlorophyllgehaltverÀnderung eine vielversprechende und operative Methode der Umweltbewertung.
Die Flechtenflora in der Stadt Gießen und dem Land Hessen ist sehr gut untersucht. Auf dem vorliegenden Territorium werden die Forschungen schon seit 40 Jahren durchgefĂŒhrt. In der Stadt Kaliningrad und im Kaliningrader Gebiet ist das Territorium kaum erforscht. Untersuchungen der Luftverschmutzung und der Eutrophierung der Umwelt, Untersuchungen der Wirkung der Eutrophierung auf die physiologischen Parameter in Flechten sind aktuelle Forschungen. Diese Forschungen sind bisher nicht durchgefĂŒhrt worden.

Zweck und Ziele
Der Hauptzweck ist die Untersuchung der Flechten als Indikatoren fĂŒr die LuftqualitĂ€t an unterschiedlich verkehrsbelasteten Messpunkten in Hessen.
In diesem Zusammenhang sind die Aufgaben des Projektes:
1. Aneignung der neuen Methoden der Lichenoindication.
2. Kartierung der DiversitĂ€t epiphytischer Flechten als Indikatoren fĂŒr LuftgĂŒte und Eutrophierung.
3. Erfassen von Stickstoffanreicherungen in der Blattflechte Parmelia sulcata zum Nachweis von Immissionswirkungen.
4. Bestimmung des Chlorophyllgehaltes in Parmelia sulcata.


Methoden
Ich habe 20 Versuchsstandorte in Giessen ausgesucht, um die Artenzusammensetzung der Flechten zu kartieren und Probenahme zur Messung von Stickstoff und Chlorophyll durchzufĂŒhren. Weitere vier Versuchsstandorte liegen im lĂ€ndlichen Hessen.
Als Objekt fĂŒr die Untersuchung von Stickstoff und Chlorophyll wurde die epiphytische Flechtenart - Parmelia sulcata ausgewĂ€hlt.
- Die Methode der Kartierung der DiversitĂ€t epiphytischer Flechten als Indikator fĂŒr LuftgĂŒte und Eutrophierung wurde nach VDI-Richtlinie 3957 Blatt 13 vorgenommen.
- Das Erfassen von Stickstoffanreicherungen in der Blattflechte Parmelia sulcata zum Nachweis von Immissionswirkungen, nach VDI-Richtlinie 3957 Blatt 18 war weiterer Bestandteil der Untersuchungen.
- Die Bestimmung des Chlorophyllgehaltes in Parmelia sulcata mittels spektrophotometrischer Methode wurde durchgefĂŒhrt.


Vorab-Ergebnisse 
1. Methode «Erfassen von Stickstoffanreicherungen in der Blattflechte Parmelia sulcata zum Nachweis von Immissionswirkungen. VDI-Richtlinie 3957 Blatt 18» erlernt.
2. Flechtenkartierung an 100 BĂ€umen auf 20 Versuchsstandorte (16 in Giessen und 4 außer der Stadt) durchgefĂŒhrt. Luftreinster Punkt war der Berg Taunus. LuftqualitĂ€t – ist gut, Einfluss eutrophierender Luftverunreinigungen ist mĂ€ĂŸig. Am stĂ€rksten luftverschmutzter Ort ist Autobahn Giessen-Frankfurt am Main. LuftqualitĂ€t – ist schlecht, Einfluss eutrophierender Luftverunreinigungen ist sehr hoch.
3. Derzeit sind 100 Proben von Parmelia sulcata fĂŒr Stickstoffbestimmung gesammelt und vorbereitet und wurde der Stickstoffgehalt in 50 Proben (dreifach) bestimmt. Der höchste Gehalt an Stickstoff wurde in Thallus Parmelia sulcata in der Stadt Gießen gefunden: Marburger Str. (3,160±0,138 %) und GrĂŒnberger Str. (3,113±0,343 %). Den niedrigsten Stickstoffgehalt haben Schloßborn am Taunus (1,235±0,186 %) und Asel im Raum des Edersees (1,249±0,114 %).
4. Chlorophyllgehalt wurde in 100 Proben bestimmt. Der höchste Gehalt an Chlorophyll "a" im Thallus von Parmelia sulcata wurde in Gießen gefunden: Marburger Str. (6,159±0,994 ÎŒg/mg Luft-Trockengewicht des Thallus) und Heinrich-Buff-Ring (6,569±0,750 ÎŒg/mg). Der niedrigste Gehalt an Chlorophyll "a" in Schloßborn am Taunus (2,893±0,237 ÎŒg/mg) und in Asel im Raum des Edersee (2,904±0,276 ÎŒg/mg) gefunden.
5. Es wurde eine starke direkte positive Korrelation in den 50 Proben zwischen dem Chlorophyll- und Stickstoffgehalt in Parmelia sulcata (Spearman-Rangkorrelationskoeffizient r = 0,862, Signifi-kanzniveau von p = 0,01) gefunden.


Übersicht

Förderzeitraum

01.04.2015 - 31.03.2016

Institut

Technische Hochschule Mittelhessen FB Krankenhaus- und Medizintechnik, Umwelt- und Biotechnologie (KMUB)

Betreuer

Prof. Dr. Ute Windisch

Kontakt

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