Ozon schnürt Pflanzen den Atem ab

News: Ozon schnürt Pflanzen den Atem ab

Während das Ozon in der Stratosphäre für uns lebenswichtig ist, lösen erhöhte Ozonwerte am Boden Smogalarm aus. Besonders empfindliche Menschen reagieren mit Atembeschwerden und Kratzen im Hals. Doch nicht nur sie 'schnappen nach Luft' - offensichtlich wirkt sich Ozon auch negativ auf den Gasaustausch der Pflanzen aus. Was dabei genau geschieht, war bisher aber noch unklar. Neuen Ergebnissen zufolge verhindert Ozon offenbar den Einstrom von Kaliumionen in die Schließzellen, weshalb die Pflanzen ihre Spaltöffnungen nicht mehr öffnen können.

Über die Spaltöffnungen oder Stomata nehmen Pflanzen Kohlendioxid auf, das sie zur Photosynthese benötigen. Auf demselben Weg geben sie den bei der Photosynthese entstandenen Sauerstoff ab. Die Öffnung der Poren steuern die angrenzenden sogenannten Schließzellen über einen osmotischen Prozeß: Durch eine Anhebung des Ionengehalts in den Schließzellen strömt Wasser nach. Der Zelldruck erhöht sich, die Zellen schwellen an wie der Schlauch eines Fahrrads, und die Pore öffnet sich.

Über die Spaltöffnungen können aber auch andere Gase wie zum Beispiel Ozon eindringen und die Photosynthese beeinträchtigen. Anders als bisher angenommen veranlaßt es die Pflanze jedoch nicht, ihre Poren zu schließen, sondern verhindert im Gegenteil das Öffnen der Stomata (Proceedings of the National Academy of Sciences vom 7. Dezember 1999). Zu diesem Ergebnis gelangten Gro Torsethaugen und ihre Kollegen von der Penn State University durch Untersuchungen an der Saubohne (Vicia faba), einer weltweit wichtigen Nahrungspflanze und bei Wissenschaftlern beliebtes Studienobjekt, wenn es um Schließzellen geht.

Mit verschiedenen Techniken untersuchten die Wissenschaftler Stomata in den Blättern lebender Pflanzen, Teilen der Blattoberfläche und sogar isolierten Schließzellen. In den letztgenannten konzentrierten sie sich auf den Ein- und Ausstrom von Kaliumionen, die zu den Hauptakteuren des osmotischen Prozesses gehören. Ozon reduzierte den Fluß von Kaliumionen in die Schließzellen, behinderte aber den Ausstrom nicht. Daraus folgern die Wissenschaftler, daß Ozon das Öffnen der Poren beeinträchtigt.

Dieses Ergebnis ist besonders deshalb interessant, weil hohe Ozonkonzentrationen häufig in sehr trockenen Perioden mit starker Sonneneinstrahlung auftreten. In diesen Zeiten halten Pflanzen ihre Spaltöffnungen mehr geschlossen, um sich gegen Verdunstung zu schützen. Erhöhte Ozonkonzentrationen können dann dazu führen, daß die Öffnung der Poren während der Abkühlung am Nachmittag und Abend verzögert wird und die Pflanze weniger Kohlendioxid aufnehmen kann. Das setzt ihre Produktivität und damit den Ernteertrag bei landwirtschaftlich genutzten Arten herab.

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Spektrum Ticker vom 16.7.1998
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