A4 Umweltschädliche Auswirkungen

Thema

Chemische Verschmutzung stört gleichzeitig drei unterschiedliche Gleichgewichte in Pflanzen: das Gleichgewicht an der Bodenoberfläche, das Gleichgewicht des chemischen Stoffaustauschs zwischen Pflanze und Umwelt sowie das Gleichgewicht an der Blatt-Atmosphäre-Grenzfläche. Unabhängig davon, ob die chemische Verschmutzung über den Boden oder die Luft eindringt, breitet sich der Schadstoff entlang eines Schadstoffstroms aus, bis er eine Schadstelle im Pflanzengewebe erreicht. Genau diesen Schadstoffstrom müssen die Entgiftungsmechanismen der Pflanze unterbrechen, bevor der Schadstoff seine Schadstelle erreicht.

Dringt chemische Verschmutzung über den Boden ein, geschieht dies in Form von Bodenverunreinigungen wie Schwermetallen, Salzen, die den Salzgehalt erhöhen, oder Herbiziden. Diese Bodenverunreinigungen stören das Gleichgewicht an der Boden-Wurzel-Grenzfläche und den chemischen Stoffaustausch zwischen Wurzel und Boden. Je höher die Konzentration der Bodenverunreinigungen ist, desto stärker wird die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen durch die Wurzel über die Bodenoberfläche beeinträchtigt. Diese beeinträchtigte Wasser- und Nährstoffaufnahme ist in diesem Zusammenhang die durch den Schadstoffstrom verursachte Schadstelle.

Gelangen chemische Schadstoffe hingegen über die Luft, geschieht dies in Form von Luftschadstoffen wie Ozon, Schwefeldioxid, Stickoxiden oder Feinstaub. Diese Luftschadstoffe stören das Gleichgewicht an der Blatt-Atmosphäre-Grenzfläche, indem sie durch die Stomata – die Öffnungen zwischen Blatt und Atmosphäre – ins Blattinnere eindringen. Dort angekommen, erreichen die Luftschadstoffe direkt die Chloroplasten und Membranen des Blattgewebes und verursachen oxidative Schäden. Diese direkten oxidativen Schäden an den Chloroplasten und Membranen stellen in diesem oberirdischen Zweig den Ort der Schädigung durch den Schadstoffstrom dar. Angesichts dieser beiden Schädigungsarten – der beeinträchtigten Wasser- und Nährstoffaufnahme durch Bodenschadstoffe oder der durch Luftschadstoffe geschädigten Chloroplasten und Membranen – aktiviert die Pflanze Entgiftungsmechanismen, die auf den Schadstoffstrom einwirken, bevor dieser den Schädigungsort erreicht. Die Pflanze kann den Schadstoff in Kompartimenten einlagern, wo er keine schädliche Wirkung mehr hat, ihn chemisch in eine weniger toxische Form umwandeln oder ihn direkt ausschließen, indem sie entweder den Übertritt in den Boden verhindert oder die Spaltöffnungen an der Blatt-Atmosphäre-Grenzfläche verschließt.

Letztendlich hängt die Auswirkung chemischer Belastung auf die Pflanze davon ab, ob die Entgiftungsmechanismen den Schadstofftransport rechtzeitig unterbrechen können: Gelingt dies, bleibt das Gleichgewicht an der Bodenoberfläche, im Stoffaustausch und an der Blatt-Atmosphäre erhalten oder wird wiederhergestellt, und es kommt nicht zur Schadbildung. Gelingt dies nicht, erreicht der Schadstoff seinen Schadort, und die chemische Belastung äußert sich in einer beeinträchtigten Wasser- und Nährstoffaufnahme, in direkten oxidativen Schäden an Chloroplasten und Membranen oder in beidem gleichzeitig.

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