Lade Inhalt...

Ökologie - Halophyten – Das Salzpflanzen Expo-Projekt der Universität Osnabrück

Facharbeit (Schule) 2005 32 Seiten

Biologie - Ökologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

I. Einleitung - Expo-Projekt 2000 über Halophyten

II. Hauptteil
1. Halophyten
1.1 Definition: Halophyten
1.1.1 Physiologische Besonderheiten
1.2 Gegenteil zu Halophyten: Glykophyten
2. Drei Kategorien von Halophyten
2.1 Obligate Halophyten
2.2 Fakultative Halophyten
2.3 Standortindifferente Halophyten
3. Mechanismen der Salzregulation
3.1 Salzfiltrierung
3.2 Rekretion
3.3 Kompartimentierung und Salzsukkulenz
3.4 Salzanreicherung in älteren Pflanzenteilen
3.5 Verringerung der Transpiration
4. Vorkommen von Halophyten
4.1Salzpflanzen der gemäßigten Zone – Salzwiesen
4.1.1Zusätzliche Stressfaktoren für Halophyten auf Salzwiesen
4.1.2 Beispiel Strandaster
4.2 Salzpflanzen der Salzwüsten und Salzpfannen
4.2.1 Beispiel Salzmelde
4.3 Salzpflanzen in den Tropen
4.3.1 Beispiel Rote Mangrove
4.4 Salzpflanzen im Osnabrücker Land
4.4.1 Beispiel Salzstelle in Bad Rothenfelde
5. Lebensgrundlage der Halophyten: Salzboden
5.1 Entstehung von Salzböden
5.2 Salzbodentypen
5.3 Salzverbindungen in Salzböden
6. Nutzung von Halophyten
6.1 Nutzungsmöglichkeiten
6.2 Warum sollte man Halophyten nutzen?
6.2.1 Durchführung und Ziele der EU Concerted Action

III. Fazit – Wie ging es nach dem Projekt weiter?

IV. Literatur- und Quellenverzeichnis

V. Selbstständigkeitserklärung

VI. Anhang zur Facharbeit

Einleitung

Die Universität Osnabrück hat sich im Jahr 2000 am regionalen Expo-Projekt „Faszination Boden“ beteiligt. Es gab 8 Projektstandorte an denen man über unterschiedliche Bodenthemen informiert wurde. In der Region Osnabrück wurde unter anderem das Projekt „Archäologischer Park Kalkriese" oder „Altablagerung Osnabrück-Wüste" durchgeführt. Die Universität Osnabrück hat im Botanischen Garten der Stadt das Vorhaben „Pflanzenwachstum auf versalzten Böden“ bearbeitet. Darin ging es um Pflanzen, die an Böden mit hohem Salzgehalt angepasst sind und so auf diesen vermeintlich unfruchtbaren Böden gedeihen können.[1]

Im Hintergrund des Projekts der Universität Osnabrück stand der Gedanke, in ariden Klimazonen, in denen die Kulturflächen zu versalzen sind, um herkömmliche Nutzpflanzen anzubauen, Salz tolerierende Pflanzen zu kultivieren und mit Meerwasser zu bewässern.[2] Denn durch die Nutzung von Salzwasser, könnte an den knappen Süßwasserreserven der Welt gespart werden. Zudem können die so genannten Salzpflanzen, auch Halophyten genannt, einen wesentlichen Beitrag zur Welternährung leisten. Für die einheimische Bevölkerung würden sie nämlich von großem Nutzen sein: als Ernährung (Salate und Gemüse), als Futterpflanzen für z.B. Schafe, zur Begrünung von Landschaften oder zum Küstenschutz vor Erosionen.[3]

Das Facharbeitsthema lautet Halophyten – das Salzpflanzen Expo Projekt der Universität Osnabrück. Daher ist die Grundlage der vorliegenden Facharbeit das beschriebene Projekt „Pflanzenwachstum auf versalzten Böden“ der Universität Osnabrück. Ein Teil der Arbeit wird sich somit auf die Durchführung des Projekts beziehen, jedoch wird sich der Hauptteil zunächst mit Salzpflanzen im Allgemeinen, ihre Mechanismen der Salzregulation, ihre Pflanzengesellschaften und ihren Lebensräumen befassen, da sie im Mittelpunkt des ganzen Projekts standen. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Arbeit ist die Nutzung von Halophyten und ihren möglichen Beitrag zur Welternährung, da dieser Punkt auch eine wichtige Rolle im Projekt gespielt hat.

Des Weiteren habe ich die Siedlungsgebiete der Halophyten erläutert. Dabei bin ich zusätzlich auf die Salzstelle in Bad Rothenfelde eingegangen, um der Facharbeit einen Osnabrücker Bezug zu Salzpflanzen, ihrem Lebensraum und ihre heutige Situation im Osnabrücker Land zu geben.

II. Hauptteil

1. Halophyten

Halophyten sind ganz besondere Pflanzen, die nahezu in der ganzen Welt vertreten sind. Bisher sind sie eher übersehen worden, doch die Universität Osnabrück hat sich nun näher mit ihnen beschäftigt. Sie besitzen im Gegensatz zu anderen Pflanzen die besondere Fähigkeit auf Salzböden zu wachsen. Daher werden im 1.Kapitel zunächst die physiologischen Besonderheiten von Salzpflanzen, sowie die Unterschiede zu Nicht-Halophyten behandelt.

1.1 Definition: Halophyten

Das Wort Halophyten kommt aus dem Griechischen und bedeutet wörtlich übersetzt Salzpflanze (Halos = Salz und Phyton = Pflanze). Diese Bezeichnung erhielt sie von dem amerikanischen Geologen Oscar E. Meinzer (1876-1948). Seit dem 19ten Jahrhundert verwendet man den Begriff Halophyten. Man hat damit Gewächse bezeichnet, die auf kochsalzhaltigem Boden wachsen. Erst 1927 lieferte der Botaniker Prof. Stocker eine genauere botanische Definition. Er definierte Halophyten, als Pflanzenarten, die durch einen Selektionsvorteil gegenüber Glykophyten (Süßwasserpflanzen), Salzwirkungen saliner Standorte ohne Schaden ertragen können.[4] Salzpflanzen sind also Organismen, die nicht nur in der Lage sind auf salzreichen Standorten zu überleben, sondern sich auch dort vermehren können.[5] Dafür sorgen verschiedene Anpassungsmechanismen. Die Wachstumseigenschaften der ca. 500 Halophytengattungen und 117 Familien wurde zwar noch nicht vollständig erforscht, allerdings ist bekannt, dass die Samengewinnung, sowie die vegetative Vermehrung schwieriger ist als bei Nicht-Halophyten, da sich ihre Salztoleranz in den verschiedenen Entwicklungsstufen verändert. Die Phase des Keimlings ist daher besonders kritisch, da während der Keimung der Wasserbedarf besonders hoch ist. Somit muss der Keimling, der noch keine Mechanismen der Salzregulation entwickeln konnte, mit dem erhöhten Salzgehalt des Bodens kämpfen.[6] Des Weiteren hängt das Wachstum eines Halophyts, wie bei allen Pflanzen auch vom Licht und Klima, sowie von der Wasserversorgung und der Bodenzusammensetzung ab.

1.2 Physiologische Besonderheit

Die Standorte der Halophyten sind mit erhöhten Gehalten an Natriumchlorid oder Natriumsulfat gekennzeichnet. Pflanzen können an salzigen Regionen nur dann Wasser aufzunehmen, wenn die Salzkonzentration in ihren Zellen größer ist als im Boden.[7] Dazu müssen sie Salz über ihre Wurzeln aufnehmen und in größeren Konzentrationen speichern als im Außenmedium vorhanden ist. Die Befähigung zu selektiver Ionenaufnahme ist daher eine Vorraussetzung für die Anpassung von Halophyten, um den osmotischen Druck aufrecht zu erhalten, der für die Wasseraufnahme notwendig ist.

Um die aufgenommenen Salze vom Stoffwechsel der Pflanzenzelle fernzuhalten, werden die Salzionen in den Vakuolen, selektiv durchlässige membran- umgrenzte Räume, gespeichert. Eine Erhöhung des Salzgehaltes in den übrigen Zellkompartimenten wird vermieden, um nicht den Stoffwechsel der Zelle zu beeinträchtigen, der ebenso empfindlich ist wie der von Nicht-Halophyten. Allerdings verfügt die Vakuole nun über einen erhöhten osmotischen Druck, was eine Entwässerung des Zytoplasmas verursachen könnte. Um nun den osmotischen Druck in Vakuole und Zytoplasma aufrechtzuerhalten, nutzt die Pflanze im Zytoplasma andere osmotisch wirkende Stoffe, die die Enzymfunktion nicht beeinflussen. Dies sind häufig stickstoffhaltige Verbindungen.[8] Trotz Ausgleich des osmotischen Drucks in der Zelle, bleibt ein Ionengradient einer Ionensorte erhalten. Um den Gradienten wieder auszugleichen, muss die Pflanzenzelle Energie aufwenden.[9]

Jedoch wollen die Halophyten ihre Energie nicht verschwenden und da die Wasseraufnahme automatisch mit einer erhöhten Salzaufnahme gekoppelt ist, reichert die Pflanze unnötig viel Salz in der Vakuole an, das nicht mehr zum Ausgleich des osmotischen Drucks notwendig ist. Daher muss die Pflanze entweder das Salz wieder loswerden oder die weitere Aufnahme von Salzionen verhindern. Halophyten haben daher bestimmte Barrieren für die Salzaufnahme und Ausscheidungsmechanismen entwickelt, die einem zu hohen Salzgehalt der Vakuolen entgegenwirken.

1.3 Gegenteil zu Halophyten: Glykophyten

Den Halophyten stehen die Glykophyten (Süßwasserpflanzen) gegenüber. Glykophyten haben im Gegenteil zu Halophyten keine Chance an Salzstandorten, wie z.B. die Salzwiesen der Nordseeküste zu überleben.[10] Sie können ausschließlich salzfreie Orte, wie z.B. Süßwasserseen besiedeln. Zwar könnten Glykophyten einen Salzstress für kürzere Zeit überstehen, jedoch überleben nur 0.8% von ca. 250.000-300.000 Arten aller Blütenpflanzen weltweit einen erhöhten Salzgehalt des Bodens; das sind halophytisch eingestuften Pflanzen (Abb.A).

Abb.A)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wenn Süßwasserpflanzen einem permanentem Salzstress ausgesetzt sind, wird das für die Pflanze lebensbedrohlich, denn an einem salzhaltigen Standort, können sie nur dann Wasser aufnehmen, wenn die Salzkonzentration in ihren Zellen größer ist als im Boden. Die selektiv permeable (halbdurchlässig) Membran der Wurzelzelle erschwert die Aufnahme von schädlichen Ionen, so dass die Pflanze auf einem anderen Weg den zur Wasseraufnahme notwendigen Konzentrationsausgleich erzielen muss. Das ist das Prinzip der Osmose (Diffusion durch eine semipermeable Membran), wonach also der osmotische Druck in der Pflanze größer sein muss als der der Bodenlösung, damit in die Wurzel hinein eine Sogwirkung entstehen kann. Also versucht die Pflanze den Konzentrationsausgleich zu erlangen, indem sie Wasser an die Umgebung abgibt um damit die Salzkonzentration des Bodens zu verdünnen. Die Folge ist extremer Wasserverlust, so dass die Pflanze vertrocknet. Würde die Pflanze es aber trotzdem schaffen einen osmotischen Ausgleich zu erlangen, würde sie an den Folgen des erhöhten Salzgehalts in ihren Zellen sterben, der durch die Salzwasseraufnahme verursacht wird. Denn zu viel Salz wirkt sich negativ auf die Aktivität der Enzyme aus und unterdrückt die lebensnotwendige Proteinbiosynthese.[11]

Andererseits brauchen Pflanzen Mineralien, um den für die Wasseraufnahme erforderlichen osmotischen Druck aufrechtzuerhalten.[12] Daher sind geringe Mengen Salz (max. 0.4% des Salzgehaltes im Boden) für Glykophyten nicht schädlich. Außerdem können Glykophyten bei einem geringen Salzgehalt des Bodens verträgliche lösliche Substanzen anreichern, z.B. Kalzium[13], die ebenfalls das Wasserpotential der Zellen unter das der Bodenlösung senken, so dass dadurch der osmotische Ausgleich geschaffen ist.

Der Gegensatz zwischen Halophyten und Nicht-Halophyten besteht nun darin, dass Salzpflanzen den nötigen osmotischen Ausgleich durch selektive Ionenaufnahme erreichen. Außerdem können sie mit einem erhöhten Salzgehalt in der Zelle zurechtkommen, indem sie das Natrium z.B. in den Vakuolen anreichern und gegebenenfalls auch wieder abgeben können.

2. Drei Kategorien von Halophyten

Halophyten reagieren sehr unterschiedlich gegenüber der Salzkonzentration im Boden. Unter ökophysiologischen Aspekten kann man zwischen drei Halophytentypen unterscheiden: obligate, fakultative und standortindifferente Halophyten. Dabei wird vor allem der physiologische Toleranzbereich der Pflanze in Bezug auf Salz berücksichtigt.

2.1 Obligate Halophyten

Obligate Halophyten sind halophile (salzliebende) Pflanzen. Sie benötigen Salz zum Keimen und zum optimalen Wachstum.[14] Bei einem Salzgehalt von mehr als 0.5% des Bodens erfahren obligate Halophyten eine deutliche Entwicklungsförderung und ihre Vitalität wird gesteigert. Das liegt daran, dass sie Salzionen nicht nur in der Vakuole, sondern auch in den Chloroplasten speichern können. In den Chloroplasten findet der Elektronentransport der Photosynthese statt, der durch die Salzionen zunimmt und dadurch auch der Aufbau organischer Substanzen.

Bei Salzmangel würden obligate Halophyten einen „Kümmerwuchs“[15] zeigen. Sie gedeihen nur an Salzstandorten, wo sie aufgrund des hohen Salzgehaltes des Bodens kaum Konkurrenten haben.[16] Ein obligater Halophyt ist z.B. der Queller (Salicornia europaea), der aus der Gänsefußfamilie (Chenopodiaceae) kommt.

2.2 Fakultative Halophyten

Fakultative Halophyten sind salztolerante Pflanzen. Sie vertragen Salz, sind aber nicht darauf angewiesen. Auf salzfreien Böden oder auf solchen mit einem geringen Salzgehalt würden sie besser wachsen, als an Salzstandorten.[17] Dort können sie zwar auch gedeihen, aber ihr physiologisches Optimum liegt beim salzarmen Milieu. Fakultative Halophyten sind in vielen Halophytenfamilien vertreten. Dazu gehört z.B. die Familie der Süßgräser (Poaceae), der Sauergräser (Cyperaceae) oder der Binsen (Juncaceae).[18]

2.3 Standortindifferente Halophyten

Standortindifferente Halophyten kommen üblicherweise zwar mit Salzstandorten zurecht, ihre Verbreitung erstreckt sich aber weitgehend auf salzfreien Böden.[19] Sie besitzen einen großen Konkurrenzvorteil gegenüber anderen Pflanzen. Denn einerseits können sie mit Nicht-Halophyten an salzfreien Regionen konkurrieren, doch andererseits können sie auch an Salzstandorten gedeihen.[20] Zu den standortindifferente Halophyten gehören z.B. die Kröten-Binse (Juncus bufonius) oder die Rotschwingel (Festuca rubra).

3. Mechanismen der Salzregulation

Die Halophyten haben verschiedene Mechanismen der Salzregulation entwickelt, um mit einem Überschuss an Salz zurechtzukommen. Diese Salzanpassungsstrategien ermöglichen vor allem den obligaten Halophyten mit mehr als 10% Salzanteilen im Boden zurechtzukommen. Ein Salzüberschuss in den Zellen ist nämlich tödlich für die Pflanze, da ihr Stoffwechsel ebenso empfindlich ist wie der von Nicht-Halophyten. Um nun die Enzyme vor Salz zu schützen haben Halophyten z.B. Salzdrüsen oder Blasenhaare, die den Salzhaushalt der Zelle regulieren. Weitere Anpassungsmechanismen an saline Substratverhältnisse sind Salzsukkulenz, Salzanreicherung in Blättern, Salzfiltrierung über die Wurzel und Verringerung der Verdunstung.[21]

3.1 Salzfiltrierung

Wichtige Transportbarrieren für die Salzaufnahme sind in der Wurzel einer Pflanze. Die Endodermis (Grenzschicht zwischen Wurzelrinde und Zentralzylinder) der Wurzel filtert übermäßiges Salz aus. Dabei bleiben die ausfiltrierten Salzreste im Gewebe der Wurzelrinde, so dass der Xylemsaft (Teil der Leitbündel, in denen Wasser und gelöste Mineralsalze transportiert werden)[22] salzarm ist und eine übermäßige Salzaufnahme vermieden wird.[23] Die Ausfilterung von Salz im Wurzelbereich ermöglicht der Pflanze während einer Vegetationsperiode keine toxische Salzkonzentration im Zellinneren anzureichern. Diese Abschirmung von Salz ist bei einigen Mangrovenbäumen (Salzpflanzen der Tropen) bekannt, aber auch bei Nicht-Halophyten.[24]

3.2 Rekretion

Unter dem Punkt Rekretion sind Mechanismen zusammengefasst, die die Salzansammelung in der Pflanze wieder entfernen. Die Strategie der Halophyten, den internen Gehalt der Salzionen in der Zelle zu stabilisieren, ist die Ausscheidung von Natriumchlorid durch Blasenhaare/Absalzhaare (Abb.1, 2) oder Salzdrüsen (Abb.3, 4, 5).[25]

Der Regulationsmechanismus des Salzes durch spezialisierte Drüsen benötigt viel Energie, da die Salzionen gegen den osmotischen Gradienten im Inneren der Zelle nach außen transportiert werden müssen.

Dies geschieht über den Salzdrüsenkomplex, der aus 16 Zellen besteht und von einer Kutikula (Wachsschicht) umgrenzt ist, so dass die Drüse vom übrigen Gewebe getrennt und nach außen hin umschlossen ist. Um die Kutikula der Salzdrüse sind Sammelzellen für überschüssiges Salz. Die Zellen des Drüsenkomplexes sind über Plasmabrücken miteinander verbunden. Unter Energieverbrauch transportieren Ionenpumpen die Salzionen in die Becher- und Nebenzellen des Salzdrüsenkomplexes, so dass ein elektrochemischer Gradient entsteht. Von den Sekretionszellen über kleine Poren in der Kutikula wird nun das Salz auf die Blattaußenseite abgeschieden. Die Ausscheidung über Salzdrüsen ist jedoch konzentrationsabhängig, denn die Ionenpumpen können nur bei einer erhöhten Salzkonzentration in der Vakuole arbeiten. Dadurch bleibt der Salzgehalt der Pflanze konstant.[26]

Einige Halophyten haben an der Blattoberfläche Blasenhaare/Absalzhaare, in denen Salz über mechanischen Antrieb und durch Abwaschen von Niederschlägen beseitigt wird.[27] Die Haare bestehen aus einer rundlichen Blasenzelle und einer Stielzelle (stielartige Zelle), die über Plasmabrücken mit dem Blattgewebe und der Blasenzelle verbunden ist. Die Salzionen werden vom umgebenden Gewebe aktiv gegen einen Gradienten in die Blasenzelle gepumpt.[28] Der Salzgehalt der Blasenzelle steigt somit kontinuierlich an, während die Salzkonzentration des Blattgewebes konstant bleibt. Indem die Haare aufplatzen oder abfallen, wird das Salz an die Umgebung abgegeben, ohne dabei Wasser zu verlieren. Eine Schicht abgestorbener Haare auf der Blattoberfläche dient zusätzlich noch als Sonnen- und Verdunstungsschutz.

Der Mechanismus der Absalzhaare ist z.B. bei Atriplex-Arten (u.a. die Salzmelde) bekannt. Die Salzdrüsen dagegen findet man z.B. bei Limonium-Arten (u.a. die Strandflieder).

3.3 Kompartimentierung und Salzsukkulenz

Eine weitere Strategie der Salzregulation, ist die Kompartimentierung (Abgrenzung) der Salzionen in die Zellvakuolen der Blätter. Da die Zellwände der Halophyten sehr elastisch sind, ist eine Volumenvergrößerung der Vakuole ohne weiteres möglich. Die Vergrößerung der Vakuole ermöglicht es, dass große Mengen Wasser aufgenommen und gespeichert werden können. Als Folge der erhöhten Wasseraufnahme sinkt die Salzkonzentration und das Blattgewebe schwillt an, so dass die Blätter dickfleischig sind. Man bezeichnet die Halophyten als sukkulent, was z.B. beim Queller der Fall ist. Zusätzlich besitzen die Sukkulenten im Allgemeinen noch besonders lange Wurzeln, um eine möglichst große Menge Wasser aufnehmen zu können.[29]

Allerdings hat die Sukkulenz ihre Grenzen, denn wenn die Konzentration des Zellsaftes zu hoch ist, wird die Nitrataufnahme gestört, so dass die Chlorophyllsynthese verringert und Betacyan (ein für die Familie der Chenopodiaceae rotes Pigment) vermehrt gebildet wird. Die Folge ist eine Rotfärbung der Blätter.[30]

„Bei nicht sukkulenten Pflanzen kann durch die osmoregulatorische Anreicherung von kompatiblen Osmotika (Zuckeralkohole oder Stickstoffverbindungen) der Wasserhaushalt im Cytoplasma im Gleichgewicht gehalten werden.“[31]

3.4 Salzanreicherung in älteren Pflanzenteilen

Die einfachste Methode der Entsalzung ist der Abwurf von toten Pflanzenteilen. Dabei verteilen sich zunächst überschüssige Salzionen im gesamten Pflanzenkörper, so dass die Salzkonzentration der einzelnen Zellen sinkt. Mit der Zeit reichern sich die Salzionen in den Blättern der Pflanze an, bis eine Toxizitätsgrenze erreicht ist.[32] Als Folge sterben die Blätter ab. Danach wirft die Pflanze die abgestorben Blätter ab und damit auch das überschüssige Salz. Zuvor wurden den Blättern aber noch die restlichen Nährstoffe entzogen.[33]

Einige Pflanzen lassen jedoch während dem gesamten Entwicklungszyklus den Salzgehalt in älteren Pflanzenteilen so ansteigen bis irgendwann eine tödliche Grenze für den gesamten Pflanzenkörper erreicht ist, so dass die Pflanze stirbt. Allerdings dauert der Prozess so lange, dass die Pflanze gerade noch den vollständigen Entwicklungszyklus durchlaufen kann und somit auch nicht zu den Nicht-Halophyten gezählt wird. Beispiele dafür sind das Andelgras oder der Strand-Dreizack.

3.5 Verringerung der Transpiration

Viele Salzpflanzen sind durch starken Windeinfluss und Sonneneinstrahlung einer hohen Verdunstungsrate ausgesetzt. Als Folge verlieren sie Wasser und die Salzkonzentration in den Zellen steigt an. Durch die „Behaarung“[34] der Blätter einiger Salzpflanzen, können sie bei starker Hitze der Transpiration[35] von Wasser entgegenwirken.

Des Weiteren haben viele Salzpflanzen eine dicke Wachsschicht (Kutikula), die ebenfalls vor zu starkem Wasseraustritt schützt, wie es z.B. bei dem Straußgras der Fall ist.[36]

4. Vorkommen von Halophyten

Halophyten sind Pflanzen salzreicher Standorte. Sie kommen in den mittleren Breiten auf Salzwiesen der Meeresküsten (Abb.6) und an Rändern von Salzquellen vor. Des Weiteren gibt es viele versteckte Salzstellen im Binnenland. Einige davon werden auch heute noch genutzt, z.B. die Salinen in Bad Rothenfelde.

In den Steppen sind Halophyten vor allem in den Salzwüsten und Salzpfannen vertreten.

An Stelle der Salzwiesen treten in äquatorialer Ebene, also in den Tropen und Subtropen, die Mangroven auf (Abb.8).

Im Allgemeinen ist das Vorkommen von Halophyten auf Gebiete beschränkt, die sich durch einen relativ hohen Salzgehalt von mehr als 0.5% auszeichnen. Jedoch variiert der Salzgehalt dieser Lebensräume über einen weiten Bereich. Der Raum kann dem des Meerwassers (ca. 3% Salzgehalt) bis zu einer Salzkonzentration von 10% im Boden gleichen, dabei ist die Zusammensetzung der Salze je nach Standort unterschiedlich.

Die gemeinsam vorkommenden Pflanzenarten der verschieden Gebiete werden durch ihre ähnlichen Ansprüche an Klima und Boden bestimmt.

4.1 Salzpflanzen der gemäßigten Zone

Salzpflanzen der gemäßigten Zone findet man vor allem auf Salzwiesen. Diese entstanden im Übergangsbereich zwischen Meer und Land (aber noch vor dem Deich), der von regelmäßigen Überflutungen beeinflusst wird. Salzwiesen konnten sich nur in Verbindung mit dem Wattenmeer ausbilden: durch die täglichen Überflutungen des Wattenmeers wurden große Mengen Sedimente (Nährstoffe) auf die Salzwiesen geschwemmt, die ihr Wachstum gefördert haben. Dieser Lebensraum ist damit aber auch den ständigen Veränderungen des Salzgehalts im Boden auf Grund der Gezeiten (Flut und Ebbe) unterworfen. Die Standortbedingungen ändern sich somit nicht nur mit den Jahreszeiten, sondern auch innerhalb eines Tages, womit die Pflanzengesellschaften der Salzwiesen zusätzlich belastet sind. Weitere Schwankungen der Salzkonzentration im Boden werden durch Verdunstung oder Ausfrieren des Wassers bei Ebbe hervorgerufen, wobei die Salzkonzentration des Bodens ansteigt. Bei starken Regenfällen hingegen sinkt sie.[37] Salz bestimmt also das Leben der Salzwiesen und nur die Pflanzen, die an das immerwährende Steigen und Fallen des Meeresspiegels während der Tiden gut angepasst sind, und daher enorme Salzgehaltsschwankungen im Boden ertragen müssen, können hier überleben.

Die Salzwiesen kann man in bestimmte Zonen einteilen; die Quellerzone, die untere Salzwiese und die obere Salzwiese. Die Quellerzone liegt zwischen mittlerer Tiedeniedrigwasserlinie und mittlerer Tidehochwasserlinie. Dies ist die am tiefsten liegende Zone, die täglich zweimal überflutet wird. In ihr siedeln sich vor allem Salicornia- und Spartima- Arten (z.B. Queller) an. Die untere Salzwiese reicht bis ca. 30 cm über die mittlere Tidehochwasserlinie landeinwärts. Diese Zone wird nur selten überflutet, da sie leicht ansteigt. In diesem Abschnitt siedeln sich z.B. Andelgräser oder der Strand-Aster an. Die obere Salzwiese liegt noch weiter landeinwärts und wird daher so gut wie nie überflutet. In dieser Zone findet man z.B. den Rotschwingel oder den Meerstrandwegerich vor (Abb.7).[38]

4.1.1 Zusätzliche Stressfaktoren der Halophyten auf Salzwiesen

Ein enormer Stressfaktor für die Halophyten der Salzwiesen sind die Sturmfluten, die enorme Kraft besitzen. Um nicht von den Wassermassen mitgerissen zu werden, die eine Stömungsgeschwindigkeit von bis zu 1.5m/sec. haben, besitzen die Halophyten der Salzwiesen ein besonderes Stützgewebe, das der Pflanze Widerstandskraft und Festigkeit verleiht.

Das Stützgewebe besteht aus abgestorbenen Zellen mit extrem verdickten Zellwänden. Zudem besitzen viele Salzwiesenpflanzen kräftige Ankerwurzeln, die zusätzlich vor Freispülung der Pflanze bei der Sedimentation (Aufschlickung) schützen.

Der zweite Stressfaktor ist die Schwankung des Salzgehaltes im Boden. Die Pflanzen der Salzwiesen müssen besonders häufig auf die Salinitätsveränderungen reagieren. Daher besitzen die meisten Halophyten der Salzwiesen besonders elastische Zellwände, die Unmengen von Wasser aufnehmen können, so dass sie je nach Salzkonzentration des Bodens durch entsprechende Wasseraufnahme einen osmotischen Ausgleich erzeugen können.

Der dritte Stressfaktor ist die unzureichende Sauerstoffversorgung der Salzwiesenpflanzen. Wenn die Pflanzen kein Licht abbekommen, müssen sie atmen, um die nötige Energie für Stoffwechselprozesse zu erlangen. Denn dafür ist kein Licht notwendig, aber Sauerstoff.

Bei Überflutungen tritt ein Sauerstoffmangel der Pflanzenwurzel auf, da die Sauerstoffkonzentration im Wasser sehr viel geringer ist als in der Luft und Gase langsamer diffundieren (sich mischen). Ohne Sauerstoff könnte die Pflanze anfangen zu gären. Sie würde dann einen anaeroben Stoffwechsel betreiben, jedoch ist dafür wiederum Licht notwendig. Daher ist Sauerstoff ein wichtiger Stoff für die Salzwiesenpflanze.

Die Blätter einiger Salzwiesenpflanzen haben deshalb gefurchte Oberflächen mit Einsenkungen, in denen die Pflanze dann bei Überflutungen Luft mit einschließen und zur Atmung verwenden kann (Abb.10). Eine zweite Besonderheit bietet das Aerenchym (Durchlüftungsgewebe), das das Wurzelgewebe mit Sauerstoff versorgen kann (Abb.11). Allerdings kann die Pflanze von der lichtunabhängigen Energiegewinnung nur so lange leben, bis der Sauerstoff verbraucht wurde oder die Überflutung vorüber ist und die Pflanze wieder Licht absorbieren kann.

Die Aerenchyme bieten aber noch andere wesentlichen Vorteile für die Salzwiesenpflanzen: wenn nämlich ein Sauerstoffmangel im Boden besteht, wird der zuvor oxidierende Boden reduzierend, so dass die Pflanzen der Salzwiesen nur noch reduzierende Verbindungen, wie Schwermetalle, aufnehmen könnten. Die Konzentration von Giften und Schwermetallen, die für die Halophyten schädlich sind, ist auf den überfluteten Salzwiesen sehr hoch. Durch die Belüftung der Aerenchyme können aber oxidierende Bedingungen um die Wurzeln geschaffen werden, so dass sie vor der giftigen Umgebung geschützt sind.

Die Aerenchyme besitzen aber auch einen Nachteil, denn Halophyten benötigen für die Enzyme ihrer Atmungskette und Photosynthese Eisen, das jedoch nur in reduzierter Form aufgenommen werden kann. Allerdings herrschen um die Aerenchyme oxidierende Bedingungen, so dass die hohe Konzentration des Eisens im reduzierten Boden mit den zu wenigen Sauerstoffmolekülen in der Belüftung reagiert. Die Folge ist, dass auf Grund der Oxidation des Eisens Sauerstoffradikale gebildet werden. Radikale können die Wurzel und Proteine schädigen. Allerdings entstehen sie nur, wenn der Eisenanteil über dem Sauerstoffanteil liegt. Wenn mehr Sauerstoff vorhanden ist, reagieren das Eisen mit dem Sauerstoff zu harmlosen rötlichen Eisenoxiden oder grauen Eisenhydroxiden.[39]

4.1.2 Beispiel der Salwiesenpflanzen: Strand-Aster

Die Strand-Aster (Aster tripolium) gehört zu der Familie der Korbblüter (Asteraceae) (Abb. 12, 13, 28) und ist ein obligates Halophyt. Sie wächst an Salzstellen im Binnenland und an Salzwiesen in Europa, Nordafrika und Asien. Die Pflanze ist eine Staude, die 10-60 cm hoch wird.

Ihre Blütezeit ist von Juli bis September. Sie reichert in ihren länglichen, dunkelgrünen Blättern Salz an. In Holland wird sie von Menschen kultiviert und als Spinat verwendet.[40]

4.2 Salzpflanzen der Salzwüsten und Salzpfannen

Salzwüsten kommen in ariden Klimazonen vor, wo die Verdunstung größer ist als die Niederschlagsmenge. Dies sind z.B. Australien oder Südamerika.

Salzwüsten und Salzpfannen entstehen nach starken Niederschlägen. Das Regenwasser sammelt sich dann in den kleinen Einbuchtungen mit tonigen Böden, so dass das Versickern des Niederschlagswassers unmöglich ist.

Nach den ausgiebigen Regenfällen beginnt eine längere Trockenperiode und das gesammelte Wasser in den kleinen Senken verdunstet.

Zuvor haben sich jedoch Pflanzen in den „Wasserpfützen“ angesiedelt. Wenn das Wasser dann verdunstet, bleiben die gelösten Salze an der Bodenoberfläche zurück und damit auch in der Wurzelzone der Ansiedler. Die Salzwüsten haben daher einen enorm hohen Salzgehalt, der nur von wenigen Pflanzen toleriert wird.[41]

4.2.1 Beispiel der Salzwüsten: Salzmelde

Die Salzmelde (Atriplex halimus) gehört zu der Familie der Gänsefußgewächse (Chenopodiaceae) (Abb.14, 15, 29). Sie ist an den Südküsten Australiens verbreitet, sowie im Mittelmeerraum am Rande von Küstendünen. Die Pflanze ist silber-grau und blüht von Juni bis Oktober. Ihre Früchte sind kleine, von den Blättern umgebende Nüsse. Sie reguliert das Salz an Hand von Blasenhaaren auf ihren ovalen Blättern (Abb.16a und b). Außerdem wird sie sowohl als Spinat und Salat verwendet als auch zur Anpflanzung von Hecken.[42]

4.3 Salzpflanzen in den Tropen

In äquatorialer Ebene, an tropischen und subtropischen Küsten, sind vor allem die Mangroven vertreten. Die Bezeichnung Mangrove wird sowohl für die einzelne Salzpflanze, als auch für den Lebensraum, verwendet. Sie ist ein komplexes Ökosystem der Gezeitenzone innerhalb der tropischen Wendekreise. Der immergrüne Wald, der auf Grund der tropischen Regenfälle gut mit Wasser versorgt ist, leidet trotzdem unter ständigem Wasserstress, des Meerwassers im Grenzbereich zwischen Land und Meer (Abb.9) die Böden versalzt. Vor allem Bäume und Sträucher verschiedenster Pflanzenfamilien haben sich an diese extremen Lebensbedingungen angepasst. Außerdem bevorzugen die Mangroven Flussmündungen und Buchten, die vor der Brandung geschützt sind und ein frostfreies Klima besitzen.

Die Mangrove kommt also zwischen den tropischen Breitengraden sowohl auf der Südhemisphäre als auch auf der Nordhemisphäre vor. Es gibt mehr als 50 Mangrovenarten, von denen etwa 40 Arten an den Küsten der südöstlichen Hemisphäre (Küsten des Indischen Ozeans, Westpazifik) vorkommen, während im Südwesten der Erde (Küsten des Atlantiks, amerikanische Pazifikküste) nur ca. 8 Arten vertreten sind.

Die Salinität (NaCl-Gehalt) der Mangrovenstandorte ist sehr variabel auf Grund der Überflutungs- und Temperaturverhältnisse und des Süßwasserzuflusses durch Regen und Flüsse.

Die Struktur der Mangroven besteht aus einer Baumschicht, die in Richtung des Wassers immer höher wird, jedoch Höhen von 15 m nicht überschreitet.

Die Bäume sind an schwach überschwemmten Teilen von einer Krautschicht aus Gefäßpflanzen umgeben.

Da Mangroven mehrjährig wachsende Halophyten, Bäume und Sträucher sind, die große Wälder bilden, haben sie zum größten Teil die selben Anpassungsmechanismen an die erhöhte Salzkonzentration im Boden entwickelt wie die krautigen Halopyhten der Salzmarschen und Salzwüsten. Jedoch müssen die Mangroven an den tropischen Küsten zusätzlich an die mechanische Beanspruchung der Sedimentanschwemmung bzw. –abtrag angepasst sein.

Sie besitzen daher besondere Wurzelsysteme, die mit dem fehlenden Untergrund und dem Sauerstoffmangel bei der Meeresflut zurechtkommen (Abb.17). Die pfahlartigen Wurzelsysteme verankern die Mangrove bei Sedimentabtrag im Boden, sie dienen als Atmungsorgane, da die oberirdisch verlaufenden Wurzelstränge mit Luftporen ausgestattet sind, und ermöglichen die Nährstoffaufnahme (Abb.18).

Erwähnenswert sind die besonderen Fortpflanzungsstrategien die die Mangrove entwickelt hat, um den Keimling vor der hohen Salzkonzentration des Bodens zu schützen. Der Samen keimt an der Mutterpflanze und wächst auch dort zu einer zigarrenförmigen Jungpflanze heran. Diese fällt erst dann ab, und wächst im weichen Boden heran, wenn sie bereits erste Wurzeln und Blätter entwickelt hat.[43]

4.3.1 Beispiel der Tropen: Rote Mangrove

Die rote Mangrove (Rhizophora mangle) kommt aus der Pflanzenfamilie Rhizophoraceae (Abb.19). Sie besiedelt Mangroven in Westafrika, Polynesien und Südamerika. Die Pflanze ist ein immergrüner Baum mit sukkulenten Blättern und oberirdischen Stelzwurzeln (Abb.20). Sie besitzt längliche, große Früchten, die am Baum keimen und erst nach der Wurzelbildung abfallen (Abb.21).

Das Holz der roten Mangrove kann als Brenn- oder Bauholz verwendet werden, da es sehr widerstandsfähig und hart ist.[44]

4.4 Salzpflanzen im Osnabrücker Land

Salzstellen im Binnenland sind oft sehr versteckt und sind daher häufig unbekannt. Einige jedoch wurden schon frühzeitig entdeckt und werden auch heute noch z.B. zur Salzgewinnung genutzt. Im Osnabrücker Land gibt es nicht nur die bekannte Solquelle in Bad Rothenfelde, sondern auch welche in Bad Laer, in Ohrbeck (Ortsteil von Geogsmarienhütte), in Bad Essen, im Osnabrücker Stadtteil Wüste und in Wersche (Ortsteil von Bissendorf). Die meisten Salzquellen haben aber aufgehört zu fließen. In Wersche erinnern jedoch noch einige Salzpflanzen an die Solquelle, wie z.B. die Salz-Binse (Abb22).

In Bad Laer und Bad Rothenfelde dagegen fließen die Quellen auch heute noch. Auch dort wachsen noch einige Salzpflanzen am Rande, wie z.B. das Kamm-Laichkraut oder der Erdbeer-Klee (Abb.23).[45]

4.4.1 Beispiel Salzstelle in Bad Rothenfelde

Am 22.9.1724 hat man die erste Salzquelle im heutigen Bad Rothenfelde entdeckt. Heute sind dort bereits vier Solquellen bekannt. Zwei davon wurden zu Gradierwerken (Abb.24, 25), auch Salinen genannt, umgebaut und zur Salzgewinnung genutzt.

Das Salzwasser wurde dann aus den Quellen mit Pumpvorrichtungen über die Gradierwerke gegossen (Abb.26), so dass das Wasser an der Luft verdunstete und sich Salzkristalle (Abb.27) an der Oberfläche absetzen konnten. Die Quellen enthalten etwa 5% Kochsalz und freies Kohlendioxid. Außerdem Eisen, Kalzium-Magnesium-Sulfat und geringe Mengen Jod.

Heute dienen die Gradierwerke nur zur touristischen Attraktion, die als positiven Nebeneffekt saline, frische Luft erzeugen. Auf Grund der Heilwirkung der Luft, ist der Bad Rothenfelde heute ein Kurort.

Früher wurden die Salzstellen von großen Beständen der Salzpflanzen begrünt. Heute sind jedoch nur noch wenige davon zu finden. Dazu gehören die abstehende Salzschwade, der Erdbeer-Klee, die Salzpotti und die Natternzunge.[46]

5. Vegetationsgrunglage der Halophyten: Salzböden

Da der Salzgehalt im Boden die Vegetation bestimmt, wird in diesem Kapitel noch näher auf den Faktor Böden der Halophyten eingegangen.

5.1 Entstehung von Salzböden

Die Entstehung der Salzböden beruht einerseits auf menschliche Eingriffe, doch ebenso auf natürliche Entwicklungsvorgänge der Bodenbildung. Der Mensch trägt zur Bodenversalzung bei, indem er wegen der steigenden Bevölkerungszahl, immer mehr Böden mit künstlicher Bewässerung bewirtschaftet. Durch die intensive Bewässerung der Anbauflächen in ariden Gebieten verdunstet überschüssiges Wasser so schnell, dass Mineralien zurückbleiben und somit Salzböden entstehen. Die Gefahr der Salzbodenbildung ist daher in Trockengebieten am höchsten. Jedoch auch in Europa entstehen immer mehr versalzte Flächen durch menschliche Einflüsse. Im Winter streuen die Menschen Auftausalze auf die Straßen, um damit Schnee und Eis zum Schmelzen zu bringen. Die Salze gelangen dann auch in den Boden, so dass der Natriumchloridgehalt der Böden ansteigt. Darunter leiden vor allem die Bäume an den Straßenrändern, die nicht an die hohe Salzkonzentration gewöhnt sind.[47] Im Gegensatz zur natürlichen Versalzung, beschränkt sich hier die Versalzung auf die oberste Bodenschicht.

Aus natürlichen salzbodenbildenden Prozessen sind z.B. die Salzwiesen entstanden. Dort ist der Boden auf Grund des Meereseinflusses versalzt.

Salz kann dem Boden aber auch durch Regen-, Hang- und Grundwasser zugeführt werden oder es kommt aus Gesteinen. Bei starker Verdunstung bleiben dann Salzböden zurück. Diese Versalzung findet jedoch nur in ariden Klimaverhältnissen statt.[48]

5.2 Salzbodentypen

Charakteristische Bodentypen entstehen erst durch verschiedene bodenbildende Prozesse, die von wasserlöslichen Salzen beeinflusst werden. Man kann zwischen zwei Bodentypen unterscheiden.

Einmal den Bodentyp, auf dem eine reiche Vegetation vorkommt (Solonetz ) und zweitens die Salzstellen, die vorwiegend vegetationsfrei sind (Solonchaks). Solonetz hat einen niedrigen Salzgehalt im Oberboden und eine hohe Natrium-Sättigung im Unterboden. Außerdem hat Solonetz eine Untergruppe, den Solod. Er entsteht aus dem Solonetz, ist aber schwach sauer. Solonchaks dagegen kommen vorwiegend in Senken mit salzigem Grundwasser vor. Daher ist ihr Oberboden sehr salzreich, so dass sich teils sogar Salzkrusten bilden können. Dieser Salzbodentyp kommt vorwiegend in semiariden und ariden Gebieten vor.[49]

5.3 Salzverbindungen in Salzböden

Salzböden weisen sehr unterschiedliche Ionenkombinationen auf, die sich vor allem nach der Herkunft und den Anreicherungsbedingungen (z.B. durch Flut und Ebbe) zusammensetzen. Die wasserlöslichen Salze, die im Boden vorkommen, sind hauptsächlich Natrium-, Magnesium-, Kalium- und Kalzium-Chloride oder Natrium-, Magnesium- und Kalium-Sulfate. Seltener kommen Nitrate und Borate vor. Die am häufigsten vorkommende Salzverbindung ist Natrium-Chlorid, jedoch variiert die chemische Zusammensetzung der Salze stark.

Zusätzlich kann sich die Salzkonzentration im Boden in einigen Regionen durch Umwelteinflüsse, wie z.B. Tiden, Wind, starke Regenfälle oder hohe Verdunstung verändern.[50]

6. Nutzung von Halophyten

Das Interesse an halophilen Pflanzen ist in den letzten Jahren stetig gestiegen. Die Möglichkeit Halophyten zu nutzen wurde während 1996 bis 2000 von den Mitarbeitern der CA (EU Concerted Action) untersucht. Auf Grund der Vielfältigkeit ihrer Nutzungsmöglichkeiten, wurde in Punkt 6 zusätzlich auf den Beitrag der Halophyten zur Welternährung eingegangen, um zu verdeutlichen, dass Salzpflanzen nicht als wertloses Unkraut betrachtet werden können, sondern wesentlich an Bedeutung für die heutige Wirtschaft gewonnen haben. Mittlerweile werden schon 0.02% der Halophytenarten von allen kultivierten Pflanzen weltweit gezielt angebaut (Abb.A). Durch die weiteren Forschungen kann sich der Prozentsatz schnell vervielfachen.

6.1 Nutzungsmöglichkeiten

Eine der wichtigsten Nutzungsmöglichkeiten stellt die Verwendung der Halophyten als Nahrungsmittel dar. Schon unsere Vorfahren haben Salzpflanzen an den Küsten gepflückt und als Nahrungsmittel zu sich genommen.

Der Queller und die Strand-Aster werden auch heute noch als Salat oder Gemüse verspeist. Mittlerweile werden Halophyten sogar schon in einigen Ländern von Menschen kultiviert und erfolgreich verkauft. Zu diesen Ländern gehören Holland, Belgien, Portugal und Mexiko. Des Weiteren können auch die Früchte verschiedener Mangrovenarten gegessen werden.

Auch der Samen mancher Mangroven, der reich an Eiweiß ist, stellt eine neue Nahrungsquelle dar, der auch heute schon in Pakistan, Kolumbien und Südost-Asien verzehrt wird.

Außerdem können verschiedene Wildreisarten oder wilder Weizen mit salzigem Wasser bewässert und ebenfalls von Menschen als Nahrungsmittel verwendet werden. Durch den Anbau von Halophyten könnte man also einerseits eine neue Art von Lebensmitteln gewinnen und andrerseits durch die Salzwasser- bewässerung der Anbauflächen mit Süßwasser sparen.

Ebenso stellen Vertreter der Salzwiesen Futterpflanzen für Schafe und Gänse dar. Aber auch in mediterranen und subtropischen Bereichen werden Gräser und Büsche von Kamelen, Ziegen, Rindern und Schafen gefressen. Auch die Mangrovenwälder in den Tropen sind die Nahrungsgrundlage für Vögel, Wassertiere und Wildtiere.

Für die Nutzung der Halophyten als Nahrungsmittel für Menschen sind aber noch weitere Untersuchungen notwendig. Bei Tieren scheint die Nahrungsaufnahme halophiler Pflanzenarten unbedenklich zu sein, da sie sich einerseits selbst vor zu salzhaltigem Futter schützen, indem sie es nicht anrühren. Andererseits haben sie Organe, die einen Salzgehalt von ca. 2% in den Futterpflanzen regulieren können, wobei auch hier die Salzverträglichkeit der Schafe sehr unterschiedlich ist.[51]

Die dritte Nutzungsmöglichkeit ist die Verwendung von Salzpflanzen als pharmazeutische Produkte, denn in einigen Halophyten sind Pflanzeninhaltsstoffe, die für die unterschiedlichsten Beschwerden genutzt werden können. Ein traditionelles Hausmittel ist z.B. das Soda-Salzkraut (Salsola soda), dessen Kraut früher als harntreibendes Mittel sowie als Antiwurmmittel verwendet wurde. Sofern die Pflanzen also Verbindungen und Elemente mit bestimmten ökonomischen Werten enthalten, könnten sie auch für die pharmazeutische Industrie als Biomasse angebaut werden.

Einige Salz tolerierende Bäume, wie die Mangroven, können als Feuerholz und daher zur Energiegewinnung, sowie als Bauholz und als Verpackungsmittel genutzt werden. Diese Nutzungsmöglichkeit würde zusätzlich die Abholzung zahlreicher Regenwälder verringern.

Eine weitere Nutzungsmöglichkeit ist die Landschaftsbegrünung mit Halophyten oder Mangroven. Auf Grund einiger schnellwüchsiger Salzpflanzen würde eine kahle Fläche in einer kürzester Zeit begrünt sein, wenn man sie mit Salzwasser bewässert. Auch hier würde man Süßwasser sparen und hätte zugleich neue Lebensräume für die wachsende Bevölkerung geschaffen. Die Landschafts- begrünung in Hotelanlagen und die Dünenbefestigung unter Nutzung von Halophyten bietet gerade in Touristenzentren eine willkommene Abwechslung. Zusätzlich stellt die Nutzung von Halophyten in den Wüstengebieten der Erde eine wichtige Maßnahme dar, weil einerseits der Ausbreitung von Wüsten entgegengetreten werden würde und andererseits der Verlust an landwirtschaftlicher Nutzfläche eingeschränkt werde könnte.

Der Anbau von Halophyten in Besiedlungen und Landstrichen würde zusätzlich noch die biologische Artenvielfalt (Biodiversität) erhöhen. Attraktive Halophyten können aber auch als Zierpflanze in Gärten oder Töpfen angepflanzt und vermarktet werden.

Durch den Anbau der halophilen Pflanzen als Begrünung würde zusätzlich mehr Biomasse entstehen, die wiederum, den Kohlenstoffdioxidanstieg senken würde. Da Halophyten nicht nur in der Lage sind höhere Salzkonzentrationen im Boden zu tolerieren, sondern auch andere unerwünschte Verbindungen, wie z.B. Schwermetalle und organischen Moleküle in Abwässern oder Rückstände von Düngemitteln aus dem Bodenwasser aufnehmen können, steigt die Qualität des Bodens an.[52]

Halophyten können auch industriell genutzt werden. Aus einigen Salzpflanzen (z.B. die Fasern der Juncus spec.) könnten Material und technische Rohstoffe für die Herstellung von Matten, Teppichen und Wandschmuck gewonnen werden.

Schließlich eignen sich Halophyten auch als Umweltschützer vor Erosionen. An angrenzenden Küstenökosystemen könnten sie durch ihre Anpflanzung weitere Erosionen großer Flächen, sogar bei Taifunen, verhindern.

Mangroven dienen zusätzlich als natürlicher Brandungsschutz und bewahren das Hinterland vor Wirbelstürmen und Überflutungen.[53]

Die Salzpflanzen der Tropen, die Mangroven, können ebenfalls noch ökologische Bedingungen an den Küsten beeinflussen: z.B. gäbe es ohne sie keine Korallenriffe, die nämlich klares Wasser brauchen, das die symbiotischen Algen der Korallen für ihre Photosythese benötigen. Das klare Wasser in den Riffen entsteht aber erst dadurch, dass sich Schlammreste in den Wurzeln der Mangroven ablagern.[54]

6.2 Warum sollte man Halophyten nutzen?

Das Expo-Projekt 2000 über Halophyten hatte im Hintergrund die Idee, Salzpflanzen einen Sinn zu geben; nämlich sie gezielt zu nutzen anstatt sie zu zerstören. Bisher sah man Halophyten eher als wertlos an, und vernichtete sie, indem man z. B. die Salzwiesen in Dänemark und Niedersachsen eingedeicht hat.

Auch in den Tropen wurden die Mangrovenflächen um mehr als die Hälfte reduziert, auf Grund der zunehmenden Ansiedlung in Mangrovengebieten oder wegen des Reisanbaus, für den jedoch die Böden von den Salzen erst „ausgewaschen“ werden müssen, um eine landwirtschaftliche Nutzung zu ermöglichen. Der Wert der Halophyten sollte aber nicht unterschätzt werden, denn auf Grund ihrer vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten könnten zahlreiche Probleme in ariden Klimazonen (Gebiete in denen die Verdunstung höher ist als der Niederschlag), wie z.B. das Welthungerproblem, durch einen gezielten Halophytenanbau gelöst oder zumindest verringert werden.[55]

Schon heute sind ca. 15 Millionen Menschen in Afrika von der Hungersnot betroffen. Nun wird das Problem der Nahrungsmittelversorgung auf Grund der kontinuierlich ansteigenden Bevölkerungszahl dieser Erde noch vergrößert. In ca. 50 Jahren schätzt man die Weltbevölkerung auf insgesamt 12 Milliarden Menschen. Dann würden auch doppelt so viele Nahrungsmittel wie im Gegensatz zu heute benötigt werden. Das Problem kann man lösen, indem die landwirtschaftliche Produktivität jedes Jahr um 2.3% gesteigert wird. Dazu müssten aber die Anbauflächen erweitert oder die Produktion auf den bereits genutzten Flächen erhöht werden. Jedoch würde man da schon an weitere Probleme stoßen, da einerseits immer mehr landwirtschaftliche Fläche verloren geht und andererseits durch die Abnahme der Qualität (Struktur, Zusammensetzung und Fruchtbarkeit) des Bodens die notwendige, landwirtschaftliche Produktivität eher gesenkt als gesteigert wird.[56]

Die schlechte Bodenqualität ist durch verschiedene Prozesse bedingt, dazu gehören vor allem Versalzung, Versauerung, Entwässerung, großflächige Abholzung und Erosion. Die genannten Prozesse sind oft miteinander gekoppelt, so dass die Bodendegradierung hauptsächlich durch eine Kombination der Bodenqualität reduzierende Vorgänge zustande kommt. Denn z.B. durch die Zunahme von versalzten Böden in den mediterranen und subtropischen Wüstengebieten ist nicht nur die Gefahr gegeben, dass sich die Wüsten weiter ausbreiten, sondern auch, dass auf der leeren Bodendecke durch Einwirkung von Wasser und Wind Erosionen (Bodenabtrag) entstehen können.

Die Ursachen der Bodenverschlechterung sind nicht nur auf die Menschen zurückzuführen und die fehlenden kulturtechnischen Maßnahmen, sondern auch auf natürliche bodenbildende Prozesse.

Schätzungen der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinigten Nationen (FAO) zufolge, gehen jährlich weltweit 5 bis 7 Millionen Hektar landwirtschaftliche Nutzfläche verloren.[57] Das ist von der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche, die bei ca. 30% der gesamten Landfläche der Erde liegt, ein jährlicher Verlust von etwa 0.15%.

Ein weiters Problem stellen die knappen Süßwasserreserven der Welt dar. Durch die wachsende Bevölkerung wären die Grenzen der Frischwasserversorgung, vor allem in der 3. Welt, erreicht. Die momentanen Süßwasserreserven der Welt betragen gerade mal 3.5% von den Weltwasserressourcen. Davon sind momentan nur 0.008% verfügbar. Der Rest des Wassers (96.5%) ist das Ozeanwasser der Erde (Abb.B). Um den Süßwasserverbrauch zu senken, müssen neue Lösungen zur z.B. Bewässerung der Landwirtschaftsflächen her.[58]

Abb.B)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Um diesen Problemen ein wenig entgegenzutreten, wäre eine gezielte Nutzung von Halophyten sinnvoll. Sie könnten einen enormen Beitrag zur Welternährung leisten, indem man sie mit salzhaltiger Bewässerung kultiviert und als Nahrungsmittel vermarktet. Dadurch könnte man Süßwasser sparen und hätte gleichzeitig neue Nahrungsquellen. Ein positiver Nebeneffekt wäre, dass durch den Anbau und die Verarbeitung von Halophyten zu Nahrungsmitteln, industriellen Produkten oder pharmazeutischen Produkten Arbeitsplätze geschaffen würden und die Bodenversalzung kein Problem mehr darstellen würde. Ein gezielter Anbau von Salzpflanzen in den Wüsten würde nämlich nicht nur vor Erosionen schützen, sondern auch die Landschaft verschönern.

6.2.1 Beitrag der EU Concerted Action

Die Mitglieder der Concerted Action, die von der Unesco Mab gesponsert wurden, haben von 1996 bis 2000 bezüglich des Expo-Projekts „ Pflanzenwachstum auf versalzten Böden“ die langfristige Nutzung von Halophyten in mediterranen und subtropischen, trockenen Gebieten untersucht. Ihre Zielsetzung war herauszufinden, wo Meerwasserbewässerungssysteme am besten durchführbar wären. Damit wollten sie einen Beitrag zu den Problemen des Bevölkerungswachstums leisten, da die Bevölkerungszahl keineswegs in einem Gleichgewicht zu den verfügbaren natürlichen Resourcen bleiben würde.

Die EU Concerted Action hat nun in den ariden Klimazonen die Bevölkerung über die potentielle Nutzung von Halophyten informiert. Des Weiteren haben sie Seminare und Kongresse über die Durchführung ihres Projektes gegeben.

Die Forschungsarbeiten der Concerted Action in den mediterranen Gebieten haben ergeben, dass durch die Kultivierung der Halophyten mit Meerwasser ca. 0.5 Milliarden Menschen mehr auf der Erde leben könnten und dass es auch noch viel mehr werden könnten, wenn alle Wüstengebiete der Welt mit Salzwasser nutzbar gemacht werden würden. Dadurch würde dann auch die Balance zwischen landwirtschaftlicher Produktion und Konsum erreicht werden. Jedoch gibt es da ein Problem; denn für die Verwirklichung saliner Bewässerungsysteme müsste Salzwasser an Land gepumpt werden und dafür neue Geräte entwickelt werden, die zusätzlich noch Energie verbrauchen. Außerdem kostet die saline Bewässerung mehr als Bewässerungssysteme mit Süßwasser. Das ist der Grund warum bisher keine Meerwasserbewässerungssysteme gebaut wurden. Die EU Concerted Action will nun aber demonstrieren, dass mit moderner Technik auch diese Probleme zu lösen sind. Jedoch gibt es auch hier ein weiteres Problem. Kultivierte Halophyten benötigen nämlich fortlaufende Bewässerung, da sie vorwiegend nur an feuchten Standorten leben. Durch die ständige Bewässerung würde aber der Salzgehalt des Bodens so stark ansteigen, dass die Halophyten diesen nicht mehr tolerieren könnten und sterben würden. Nun laden die Mitglieder der EU Concerted Action weitere Wissenschaftler ein, um ihr Ziel zu verwirklichen. Außerdem wollen sie weitere Untersuchungen durchführen, um in Zukunft die ökonomischen Leistungen der Halophyten nutzen zu können.[59]

III. Fazit – Wie ging es nach dem Projekt weiter?

Nach dem Expo-Projekt „ Pflanzenwachstum auf versalzten Böden“ ist das Thema und vor allem die Nutzung der Halophyten in ariden Regionen nicht völlig in Vergessenheit geraten.

Im Botanischen Garten der Universität Osnabrück, wo das Projekt zur Schau gestellt wurde, sind auch heute noch viele tropische und mediterrane Salzpflanzen zu finden, jedoch sind diese nicht mehr für Besucher zugänglich.

Einige Professoren und auch Studenten der Universität Osnabrück haben sich nach dem Vorhaben weiteren Folgeprojekten gewidmet, wobei die Halophyten jedoch nur ein Teilgebiet darstellten. In den nachfolgenden Projekten hatten sie, in Kooperation mit mehreren russischen und usbekischen Kollegen, die Probleme im Amudarjev Delta zum Aralsee bearbeitet.

Die restlichen Mitglieder der Concerted Action haben an anderen Projekten in Marokko, China, Ägypten und Parkistan, sowie in Namibia, Indien, Australien, Venezuela und Mexiko gearbeitet.

Prof. Dr. Helmut Lieth der Universität Osnabrück und Mitglied der Concerted Action vertritt seine eigene Vision. Er möchte es nach den ausführlichen Untersuchungen mit der Concerted Action schaffen, die Wüsten der Erde mit Halophyten zu begrünen, indem man dort die Systeme der Meerwasserbewässerung einführt. Professor Lieth ist aber nicht der einzige, der diese Visionen vertritt. Viele seiner Kollegen unternehmen auch jetzt noch sehr viel bezüglich der Nutzung von Halophyten. Man hat nun schon einen Plan für ein „Institut for Sustainable Halophyte Utilization“ angefertigt.

Außerdem versucht man ein Team aufzustellen, das die Wirtschaftsphysiologie, sowie die Biochemie der Halophyten untersucht. Zusätzlich sollen Tiere getestet werden, die Halophyten als Futter verwerten können, so dass ihr Tierbestand wächst. Dadurch können mehr Tiere für den Menschen genutzt werden, ohne dass viel Geld für die Fütterung verschwendet wird.[60]

Die Facharbeitszeit war für mich eine ganz neue Erfahrung. Es war sehr interessant einmal zu erfahren, wie Wissenschaftler und vor allem auch Studenten arbeiten. Die Arbeitsweise, die ich durch die Facharbeit kennen gelernt habe, war sehr hilfreich, weil ich sie in meinem Leben bestimmt noch häufiger benötigen werde. Außerdem habe ich gelernt mit fremden Menschen, darunter Prof. Dr. Lieth und Dipl. Biol. Menzel, Kontakt aufzunehmen, was mir sonst sehr schwer fällt.

Des Weiteren musste ich häufig in den Botanischen Garten. Die Mitarbeiter des Botanischen Gartens haben mich sehr nett „aufgenommen“ und mir das Gewächshaus mit den Halophyten frei zur Verfügung gestellt. Außerdem war der Botanische Garten sehr froh, dass sich mal wieder jemand für die übrig gebliebenen Halophyten interessierte.

Jedoch hatte ich einige Probleme etwas über die Salzstellen im Osnabrücker Land heraus zu finden, da das einzige Buch darüber (Salzstellen in Westfalen und im angrenzenden Niedersachen) nicht bestellbar war. Ich habe mich deshalb selbst auf die Suche nach den in der NOZ angegeben Salzstellen in Wersche und Bad Rothenfelde gemacht und bin auch fündig geworden, was jedoch im Winter mit einigen Problemen zusammenhing. Ich hatte Schwierigkeiten, die Pflanzen ohne Blüten richtig zu zuordnen bzw. ausfindig zu machen. Leider haben meine Fotographien nicht so eine gute Auflösung, wie es mit einer Digitalkamera möglich gewesen wäre.

Außerdem fiel es mir recht schwer, die Blätter der Salzmelde, die Blasenhaare besitzen, zu mikroskopieren, denn mein mikroskopisches Bild weicht etwas von meinen Vorlagen ab.

IV. Literatur- und Quellenverzeichnis

1. Primarliteratur:

- Campbell, Neil A. / Reece, Jane B.: Biologie, Spektrum-Verlag, o.O., o.J.
- Amberger, Anton: Pflanzenernährung, UTB Ulmer, Stuttgart, 1979
- Bärtels, Andreas: Farbatlas mediterraner Pflanzen, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 1997
- Campbell, Neil A. / Reece, Jane B.: Biologie, Spektrum-Verlag, o.O., o.J.
- Dörrenbach, Alfred: Schülerduden Biologie, Dudenverlag, Mannheim, 2000
- Gehler Arce, Erica: Mineralstoffgehalte von Salzböden und Halophyten des bolivanischen Altiplano, Göttingen, 1992
- Künnemann, Thorsten-D. / Gad, Gunnar: Überleben zwischen Land und Meer; Salzwiesen, Isensee Verlag Oldenburg, Oldenburg, 1997
- Miriam, Wolfgang / Scharf, Karl-Heinz: Biologie heute, Schroedel, Hannover, 1997
- Rieger, Walter: Vegetationskundliche Untersuchungen auf der Guajira_Halbinsel, Selbstverlag des geographischen Institut der Justus Liebig-Universität Gießen, Gießen, 1976
- Weiper, Maria: Physiologische und strukturelle Untersuchungen zur Salzregulation bei Mangroven, Microfiche-Ausgabe, Münster, 1995
- (unbekannter Autor), Schule 99 Grundstock des Wissens, Serges Medien, Köln, 1998

2. Elektronische Quellen:

- http://www.bogos.uni-osnabrueck.de/expo/
- http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d56/56d.htm
- http://www.biologie.uni-osnabrueck.de/pflaphys/forsch.htm
- http://de.wikipedia.org/wiki/Hauptseite
- http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swanphy.html#salzresistenz
- http://www.fsbio-hannover.de/oftheweek/112.htm
- http://www.geo.unizh.ch/bodenkunde/kapitel/solon.html
- http://www.halophyte.org
- http://neu.bad-rothenfelde.de/front_content.php?idcat=33
- http://www.osnabrueck.de/unterwelten/21241.htm
- http://www.schutzstation-wattenmeer.de/wissen/strandaster.html
- http://www.shop.sunshine-seeds.de/images/big/Rhizophora_mangle.jpg
- http://www.uni-kiel.de/welternaehrung/
- http://www.usf.uos.de/projects/expo2000/
- http://www.wissen.de/xt/default.do?MENUNAME=Homepage

[...]


[1] vgl. Scheibe, Renate: Pflanzenwachstum auf versalzten Böden, Schriftreihe des Botanischen Gartens der Universität Osnabrück, Osnabrück, 2001, S.3

[2] vgl. www.usf.uos.de/projects/expo2000/

[3] vgl. Scheibe, Renate, S.8

[4] vgl. Menzel, Uwe: Vergleichende ökol. Untersuchungen der natürlichen Salzböden u. ihrer Halophytenflora in den Vereinigten Arabischen Emiraten unter besonderer Berücksichtigung ihrer Makronährelemente, Universität Osnabrück, S.3

[5] vgl. www.wikipedia.de

[6] a.a.O.

[7] vgl. http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swanphy.html#salzresisten

[8] vgl. Scheibe, Renate, S. 5

[9] vgl. Künnemann, Thorsten-D. / Gad, Gunnar: Überleben zwischen Land und Meer; Salzwiesen, Isensee Verlag Oldenburg, Oldenburg, 1997

[10] vgl. http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swanphy.html#salzresistenz

[11] vgl. Menzel, Uwe., S.3f.

[12] vgl. Künnemann,Thorsten-D,, S.18

[13] vgl. Gehler Arce, Erica: Mineralstoffgehalte von Salzböden und Halophyten des bolivanischen Altiplano, Göttingen, 1992, S.99

[14] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.26f.

[15] a.a.O., S.27

[16] vgl. http://www.bogos.uni-osnabrueck.de/expo/

[17] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.26f.

[18] vgl. Scheibe, Renate, S.5

[19] vgl. Menzel, Uwe, S.3

[20] vgl. http://www.bogos.uni-osnabrueck.de/expo/

[21] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.20ff.

[22] vgl. Dörrenbach, Alfred: Schülerduden Biologie, Dudenverlag, Mannheim, 2000., S. 301

[23] vgl. Scheibe, Renate, S.6

[24] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.21

[25] vgl. Weiper, Maria: Physiologische und strukturelle Untersuchungen zur Salzregulation bei Mangroven, Microfiche-Ausgabe, Münster, 1995, S.7

[26] vgl. SKünnemann, Thorsten-D., S. 23f.

[27] vgl. Scheibe, Renate, S.6

[28] vgl. Weiper, Maria, S.10

[29] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.21f.

[30] http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swanphy.html#salzresistenz

[31] Scheibe, Renate, S.7

[32] vgl. Weiper, Maria, S.11

[33] vgl. http://www.erft.de/schulen/ggb/salzw/swanphy.html#salzresistenz

[34] Künnemann, Thorsten-D., S.26

[35] vgl. Scheibe, Renate, S.88, S.16

[36] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.88

[37] vgl. a.a.O., S.2-20

[38] vgl. Scheibe, Renate, S.11f.

[39] vgl. Künnemann, Thorsten-D., S.28-34

[40] vgl. Scheibe, Renate, S.18

[41] vgl. a.a.O., S. 53f.

[42] vgl. Scheibe, Renate, S. 68

[43] vgl. a.a.O., S.87ff. und Weiper, Maria: Physiologische und strukturelle Untersuchungen zur Salzregulation bei Mangroven, Microfiche-Ausgabe, Münster, 1995, S.1ff.

[44] vgl. a.a.O, S. 102

[45] NOZ vom 13.01.2005

[46] vgl. Schnittger: Von Sole Salz und Schwarzen Dornen, Osnabrück, 2000

[47] http://www.bogos.uni-osnabrueck.de/expo/

[48] http://www.geo.unizh.ch/bodenkunde/kapitel/solon.html

[49] Menzel, Uwe, S. 5f.

[50] vgl. Gehler Arce, Erica: Mineralstoffgehalte von Salzböden und Halophyten des bolivanischen Altiplano, Göttingen,1992, S.86f.

[51] Interview mit Prof. Dr. Helmut Lieth per E-Mail

[52] vgl. Lieth, Helmut / Moschenko, Marina: Sustinable use of Halophytes, o.O., 1998, Zeitschrift

[53] vgl. www.usf.uos.de/projects/expo2000

[54] vgl. Scheibe, Renate, S. 90

[55] vgl. a.a.O., S. 3, S.8

[56] vgl. http://www.uni-kiel.de/welternaehrung/

[57] vgl. http://encarta.msn 1997-2002 Microsoft Corporation

[58] vgl. Menzel, Uwe, S.5f.

[59] vgl. Lieth, Helmut / Moschenko, Marina

[60] Interview mit Prof. Dr. Helmut Lieth per E-Mail

Details

Seiten
32
Jahr
2005
Dateigröße
445 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v111273
Note
11
Schlagworte
Halophyten Salzpflanzen Expo-Projekt Universität Osnabrück Leistungskurs Biologie

Autor

Zurück

Titel: Ökologie - Halophyten – Das Salzpflanzen Expo-Projekt der Universität Osnabrück