Flechten als Indikatoren für Luftverschmutzung

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Was versteht man unter Flechten?
2.1 Anatomie und Fortpflanzung von Flechten
2.2 Flechtenarten

3. Flechten als Bioindikatoren
3.1 Erklärung des Begriffes Bioindikator
3.2 Bestimmung von Umweltfaktoren mithilfe von Flechten

4. Methode

5. Waldgebiet auf der Margarethenhöhe
5.1 Beschreibung des Gebietes und der Umgebung
5.2 Flechtenvorkommen

6. Schurenbachhalde in Altenessen-Nord
6.1 Beschreibung des Gebietes und der Umgebung
6.2 Flechtenvorkommen

7. Vergleich und Deutung des Flechtenvorkommens der beiden Gebiete

8. Gründe für die Luftverschmutzung

9. Anhang

10. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

In dieser Facharbeit werde ich die Luftverschmutzung der Schurenbachhalde in Altenessen sowie eines Waldgebietes der Margarethenhöhe nachweisen. Dies werde ich mit Hilfe von Flechten machen, in dem ich diese als Bioindikator verwende. Dabei stellt sich dich Frage, ob die Luft der Margarethenhöhe qualitativ besser ist als die der Schurenbachhalde. Den Grund für diese Annahme liefern die Umgebungen dieser Standorte. Die Margarethenhöhe liegt in einem natürlichen, verkehrsarmen Ort und sollte deshalb saubere Luft besitzen. Die Schurenbachhalde hingegen hat ein hohes Verkehrsaufkommen und liegt nicht weit von Betrieben entfernt, welche Schadstoffe produzieren.

2. Was versteht man unter Flechten?

2.1 Anatomie und Fortpflanzung von Flechten

Unter einer Flechte versteht man eine Symbiose zwischen einem Mykobiont (Pilz) und einem oder mehreren Photobionten (Algen oder Cyanobakterien).^[1] Die Algen sind vom Gewebe des Pilzes umschlossen und erhalten so einen Schutz vor Trockenheit, Wärme und intensivem Licht. Als Gegenleistung erhält der Pilz von seinem Partner Kohlenhydrate, welche er mit Saugfäden – sogenannten Haustorien – aus der Alge heraussaugt. Dies ist für den Pilz lebensnotwendig, da er kein Chlorophyll besitzt um selbst Photosynthese zu betreiben.^[2]

Flechten besitzen eine untere und obere Rinde aus Hyphenzellen, welche vom Pilz alleine gebildet wird. Im Inneren der Flechte halten sich die Algen und ein Pilz in einer gemeinsamen Schicht auf, die den Namen „Algenschicht“ trägt. Als Verstärkung der unteren Rinde findet man zudem bei einigen Flechten eine Pilzhyphenschicht, die als Mark bezeichnet wird oder wurzelähnliche Strukturen die man Rhizien nennt. Bei manchen Flechten (besonders Blattflechten) bildet sich außerdem ein Thallus, welcher aus den Flechten herauswächst und diesen mit seiner dichten, geschlossenen Struktur Schutz gewährt. Da dies die Flechte aber auch bei dem Gasaustausch behindert, besitzen sie sogenannte Atemporen (Solare), Durchbrechungen der Rinde, durch die der Gasaustausch stattfinden kann.

Vermehren können sich Flechten sexuell über Sporen, welche in Schläuchen (Asci) gebildet werden. Liegt der Fruchtkörper, der diese Schläuche enthält offen an der Oberfläche, spricht man von sogenannten Apothecien. Neben dieser sexuellen Fortpflanzung können Flechten sich auch vegetativ mittels Soredien vermehren. Dazu bricht die Rinde des Thallus auf und ein Teil des Gewebes der Algenschicht quillt heraus. Die auf dieser Schicht vorhandenen Soredien werden nun, wie die Sporen auch, durch Wind und Wasser ausgebreitet. Der entscheidende Vorteil hierbei ist, das die Soredien sowohl Pilz als auch Alge enthalten, während die Sporen nur den Pilz enthalten und sich erst einen neuen Symbiosepartner suchen müssen.

Flechten sind extrem langlebige Organismen, wobei einige Krustenflechten sogar bis zu über 1000 Jahre alt werden können, was aber nicht zwingend heißen muss, dass diese sonderlich groß sind. Flechten wachsen in der Regel weniger als einen Millimeter im Jahr, derweil können es einige – wie zum Beispiel die Blattflechtengruppe „Peltigera“ - sogar auf bis zu 30 Millimeter im Jahr bringen. Durch die Symbiose sind sie außerdem in der Lage extreme Lebensräume zu besiedeln, in denen die getrennten Partner alleine keine Überlebenschance hätten. So findet man sie nicht nur in Wüsten oder unter Wasser, sondern auch in der Antarktis oder an schneefreien Felsen in Hochgebirgen^{[3] [4]}

2.2 Flechtenarten

Es gibt schätzungsweise 25.000 verschiedene Flechtenarten, wovon man ungefähr 2500 in Mitteleuropa finden kann. Es gibt diverse Flechtengruppen, da Flechten ihre ganz eigene Struktur besitzen und sich auch in Form und Farbe von ihren Artgenossen unterscheiden. Man teilt sie in vier Hauptgruppen ein, welche sich ebenfalls in Untergruppen unterteilen lassen: Die Gallertflechten sind sehr verästelt und meist horn- oder becherförmig, wachsen aufrecht oder herabhängend. Blattflechten (auch Laubflechten genannt) hingegen sind wie Lappen übereinander gelagert und fest mit ihrer Unterlage verwachsen. Die Strauchflechten sind nur an einer Stelle der Unterseite fest mit dem Substrat verwachsen und stehen ansonsten ab oder hängen herab. Krustenflechten sind fast komplett mit ihrer Unterlage verwachsen und lassen sich deshalb nicht von ihr ablösen. Zudem findet man sie häufiger an vom Menschen erschaffenen Gegebenheiten wie Mauern, Dächern oder auch Laternen, während Blatt- und Strauchflechten meist Felsen oder Baumrinden zum Wachsen bevorzugen.^{[5] [6]}

3. Flechten als Bioindikatoren

3.1 Erklärung des Begriffes Bioindikator

Als Bioindikatoren bezeichnet man grundsätzlich Organismen, welche auf die Veränderung ihrer Umwelt reagieren und somit eine oder mehrere Informationen über den qualitativen Zustand dieser liefern. Dabei unterscheidet man zwischen Reaktionsindikatoren und Akkumulationsindikatoren. Akkumulationsindikatoren sammeln Schadstoffe an, ohne sich dabei stark selbst zu schädigen, während Reaktionsindikatoren meist sofort Schäden aufweisen. Man verwendet diese Indikatoren auf drei verschiedene Weisen: Als Zeigerorganismus, Testorganismus und Monitororganismus. Zeigerorganismen können nur unter bestimmten Umweltbedingungen leben, weshalb man bei Vorkommen oder nicht Vorkommen dieser Organismen Rückschlüsse auf die Umwelt ziehen kann, während Testorganismen auf verschiedenste Weise im Labor eingesetzt werden, um Untersuchungen durchzuführen. Monitororganismen hingegen liefern durch ihr spezifisches Verhalten gegenüber Schadstoffen Nachweise von Immissionswirkungen ihres Standortes.^[7]

3.2 Bestimmung von Umweltfaktoren mithilfe von Flechten

Flechten sind Epiphyten, also Pflanzen, die auf anderen Pflanzen wachsen und sich trotzdem eigenständig ernähren. Um überhaupt überleben zu können, beziehen sie Wasser und andere wichtige Nährstoffe aus ihrer unmittelbaren Umwelt. Ist die Luft jedoch mit Schadstoffen belastet, sind die Flechten diesen ausgesetzt. Sie haben weder einen Schutzmechanismus, noch die Möglichkeit Nährstoffe von Schadstoffen zu unterscheiden. So wird das Zusammenleben zwischen Pilz und Alge immens gestört, was die Flechten oft nach außen hin zeigen. Sie fangen beispielsweise an zu zerfallen oder verschwinden komplett aus dem verschmutzten Gebiet. Das macht nicht nur die einzelne Flechte an sich, sondern auch ihre Vegetation zu einem Indikator für verschiedenste Veränderungen, was sie neben Monitororganismen auch zu Zeigerorganismen macht. Überall da, wo reichlicher Flechtenaufwuchs auf Baumrinden oder Hausdächern zu beobachten ist, ist die Luft sauber oder gegebenenfalls mit sehr geringen Verunreinigungen belastet. Hingegen gestaltet sich die Suche von Flechten in der Nähe von Kraftwerken oder Autobahnen äußerst schwierig, da dort nur Flechten überleben, die den entsprechenden Schadstoff vertragen können, ihm gegenüber toxitolerant sind. So ist es logisch, dass man zur Zeit der Kohlerevolution in Großstädten des Ruhrgebiets deutlich weniger Flechten beobachten konnte als es heute der Fall ist.^{[8] [9] [10]}

4. Methode

Um die Luftverschmutzung an den ausgewählten Standorten zu dokumentieren, werde ich vor Ort nach Flechten suchen und diese auf Fotos festhalten. Dabei achte ich auf die Vegetation, darauf welche Flechten zu beobachten aber auch nicht zu beobachten sind und inwieweit sie im jeweiligen Gebiet verbreitet sind. Daraufhin vergleiche ich meine Entdeckungen mit Fotos von Flechten aus Büchern, die für die Bestimmung von Flechten vorgesehen sind. Nachdem ich die Flechten identifiziert habe, werde ich meine Ergebnisse miteinander vergleichen. Anhand dessen welche Flechten an welchem Standort wie oft vorkommen und in welchem Zustand sie sich befinden, werde ich Rückschlüsse auf die Luftverschmutzung ziehen. Zum Schluss werde ich diese Ergebnisse deuten und Begründungen aufstellen, warum die Luft sich am jeweiligen Standort in entsprechendem Zustand befindet.

5. Waldgebiet auf der Margarethenhöhe

5.1 Beschreibung des Gebietes und der Umgebung

Die Margarethenhöhe liegt im südlichen Teil der Stadt Essen, wobei sich das von mir ausgewählte Waldgebiet im Nordosten der Margarethenhöhe befindet. Einige Waldwege führen durch das vergleichsweise kleine Gebiet, wobei zwei dieser Wege sich an einem kleinen See am östlichen Ende des Waldes kreuzen. Von dort aus kann man den Wald in Richtung des Grugaparks verlassen, jedoch ist man weiterhin von Bäumen umgeben. Westlich des Gebietes führen einige kleine Straßen durch das überschaubare Wohngebiet, während man nördlich des Gebietes durch eine Straße die Margarethenhöhe in Richtung des Stadtteils Holsterhausen verlässt. Im Süden befindet sich eine lange Landstraße, die einen wieder in den Kern der Margarethenhöhe zurückführt. Um das Gebiet herum befinden sich neben wenigen Straßen hauptsächlich einige umweltfreundliche Einrichtungen wie das „Bildungszentrum Gartenbau“.

5.2 Flechtenvorkommen

In dem von mir untersuchten Waldgebiet der Margarethenhöhe gab es ein relativ hohes Flechtenvorkommen. Ich habe primär Flechten auf Bäumen gefunden, was unter anderem mit dem Mangel an sonstigen Gegebenheiten zusammenhängt.

Am auffälligsten war die Krustenflechte „Candelariella reflexa“. Sie war nicht allzu selten zu finden, aber bedeckte die Baumrinden an denen ich sie fand nicht sonderlich großzügig. Auszeichnen tut sie sich durch ihre hellgelbe – manchmal auch grünliche - Farbe. Sie war nur selten Zentimeter, meist einige Millimeter lang.

Die Blattflechte „Phaeophyscia orbicularis“ hingegen fand ich sehr häufig. Oft rund oder oval lagen mehrere Lappen mit einer hellgrauen bis hellgrünen Farbe sehr dicht übereinander, während die Unterseite eng mit der Baumrinde verknüpft war. Sie formte häufig mehrere „Rasen“, die großflächig auf ihrer Unterlage verteilt und oft in der Nähe von Moosen zu beobachten waren (Abb. 1).

Eine Krustenflechte mit dem Namen „Lecanora expallens“, welche man sonst erfahrungsgemäß an dicht befahrenen Hauptstraßen findet, befand sich auch selten im Gebiet. Ihre Farbe reichte von grün bis hin zu einer Mischung aus grau und weiß. Sie war gleichermaßen fest mit der Baumrinde verwachsen und somit nicht von dieser zu lösen. Meist war sie alleine an Bäumen zu finden, an denen sonst kaum andere Flechten lebten (Abb. 2).

Einige Bäume stachen besonders ins Auge, da sie die Blattflechte „Physcia tenella“ oder auch die Strauchflechte „Evernia prunastri“ besaßen, welche dicht mit der Blattflechte „Parmelia sulcata“ („Sulcatflechte“) zusammen die Rinden bedeckten (Abb. 3). „Parmelia sulcata“ bedeckte dabei fast die gesamte Rinde mit größeren „Rasen“, die einen Durchmesser von bis zu ungefähr fünf Zentimetern erreichten. Sie wuchsen aufsteigend vom Baum weg und waren meist blassgrau, selten auch dunkler und wirkten etwas wie eingerissenes Papier. „Physcia tenella“ besaß ähnliche Eigenschaften. Sie wuchs ebenso vom Baum weg, jedoch weiter als „Parmelia sulcata“, weshalb sie zwischen diesen herausstach. Zudem lagen ihre Verzweigungen weiter auseinander und sie war etwas heller, vereinzelt weiß (Abb. 4).

„Evernia prunastri“ war strauchförmig und wuchs dementsprechend von der Baumrinde weg. Sie war gelbgrün und wurde bis zu ungefähr drei Zentimeter breit.

Abschließend lässt sich für das Flechtenvorkommen in diesem Gebiet sagen, dass es diverse Flechtenarten aus verschiedensten Hauptgruppen gab, doch die Blattflechten am meisten vertreten waren. Es gab Bäume, die nur kleine Krustenflechten besaßen, aber auch Bäume, deren Rinde mit Strauchflechten und mehreren Arten von Blattflechten übersät waren.

Außerdem gab es auch einige Bäume, an denen sich keine Flechten, dafür aber Moose oder Pilze befanden.

[...]

^[1] https://www.anbg.gov.au/lichen/what-is-lichen.html, 22.02.17

^[2] Flechten – Doppelwesen aus Pilz und Alge, Guido B. Feige, S. 10

^[3] http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/flechten/24819, 25.02.17

^[4] Farne – Moose – Flechten, Hans Martin Jahns, S. 22 ff.

^[5] Flechten erkennen – Umwelt bewerten, Ulrich Kirschbaum, S. 10 , S.40 f.

^[6] Flechten – Doppelwesen aus Pilz und Alge, Guido B. Feige, S.66 ff.

^[7] http://www.spektrum.de/lexikon/biologie/bioindikatoren/8641, 26.02.2017

^[8] http://www.umweltwirkungen.de/flechten/bioindikation-mit-flechten/, 26.02.2017

^[9] https://staff.concord.org/~btinker/gaiamatters/investigations/lichens/lichens.html, 26.02.2017

^[10] Epiphytische Flechten als Umweltgütezeiger, Jan-Peter Frahm, S. 7 ff.