Ökologische Auswirkungen von Ozon

Ökologie

Gegenstand der ökologischen Forschung sind die Beziehungen der Lebewesen untereinander und die Wechselwirkungen zwischen den Lebewesen und ihrer Umwelt.

Ozonloch:

Ozon (O3) entsteht durch UV-Strahlung in 10-50 km Höhe (Stratosphäre) aus Sauerstoff, indem energiereiche UV-Strahlung ein O2-Molekül spaltet. Man spricht aufgrund der Lage von stratosphärischem Ozon. Dieses Ozon hat die Eigenschaft lebensfeindliche UV- Strahlung zu absorbieren und dient daher als Schutzschild für die Lebewesen auf der Erde. Verursacher des "Ozonloches" sind vom Menschen hergestellte

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die auf der Erdoberfläche sehr reaktionsträge sind und innerhalb einiger Jahre in die Stratosphäre gelangen können. Dort werden durch die UVStrahlung Chloratome abgespalten, die dann Ozon in Sauerstoff umwandeln. Das gleiche passiert bei Distickstoffoxiden. Dadurch gelangt vermehrt UV-Licht auf die Erdoberfläche, welches Augenschäden, Hautkrebs und Sonnenbrand verursachen kann.

Ozonsmog:

Ozon, das in der Troposphäre vorkommt (unter 10 km) bezeichnet man als troposphärisches (bodennahes) Ozon. Erhöhte Konzentrationen werden dieses Ozons werden als Ozonsmog bezeichnet. Hohe Konzentrationen entstehen vor allem bei starker Sonneneinstrahlung während langer Schönwetterperioden. Ursache ist die verkehrs- und industriebedingte Schadstoffbelastung der Luft durch Stickoxide und leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen. Diese Vorläufersubstanzen begünstigen 2 gegensätzliche Reaktionen:

1. Unter Einfluß der UV-Strahlung wird Sauerstoff in Ozon umgewandelt
2. Ozon wird zu Sauerstoff abgebaut, wobei kein Licht nötig ist

Bei längeren Schönwetterperioden (längere und intensivere Einstrahlung) überwiegt die erste Reaktion und die Ozonkonzentration steigt. In der Nacht oder bei Regen sinkt die Konzentration natürlich wieder.

Ozon ist gefährlich für Lebewesen, weil es ein sehr starkes Oxidationsmittel ist und Zellen schädigt. Die Schadwirkung ist individuell verschieden und hängt von der aufgenommenen Menge (Dosis) ab, die um so größer ist je intensiver geatmet wird. Dies bedeutet man sollte bei hoher Konzentration starke körperliche Ertüchtigung im Freien vermeiden.

Treibhauseffekt:

Die Erdatmosphäre enthält natürlich vorkommende Gase (Methan, Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid), die wie die Glasscheiben eines Gewächshauses die Abstrahlung von Infrarotlicht verhindern, indem sie die langwellige Abstrahlung ( im Gegensatz zur kurzwelligen UV-Einstrahlung) absorbieren und zurückstrahlen. Diesen Effekt nennt man natürlichen Treibhauseffekt. Gase, die Wärmestrahlung absorbieren, nennt man Treibhausgase.

Durch den menschlichen Einfluß sind die Konzentrationen von einigen Treibhausgasen

(Methan, Kohlenstoffdioxid, Distickstoffoxid und FCKW-Verbindungen) angestiegen. Viele Klimaforscher erwarten daher eine Erwärmung der Erde (anthropogener Treibhauseffekt).

Die Klimakonferenz von Kyoto (1997):

Der Treibhauseffekt ist eine der größten globalen Umweltbedrohungen. Die Konzentration der Treibhausgase hat seit dem Beginn des 19. Jahrhunderts (industrielle Revolution) um etwa 25 % zugenommen. Die Gase bewirken eine Erwärmung der Erdatmosphäre (Folge sind Naturkatastrophen, Verschiebung von Klimazonen), wobei dies eng mit der Verbrennung der fossilen Brennstoffe (Öl, Kohle, Gas) zusammenhängt. Dabei wird das wichtigste Treibhausgas Kohlendioxid frei.

Auf der Klimakonferenz von Kyoto beschloß man, dass bis 2012 die Reduktion von Treibhausgasen um 5,2 % gesenkt werden sollte. Das Ziel war es, dass mindestens 55 Länder daran teilnehmen sollten. Bis heute taten dies erst 37 Länder, wobei man eigentlich den Treibhauseffekt um 20 % reduzieren müßte. Das Ziel ist nämlich, den vom Mensch hervorgerufenen antrophogenen Treibhauseffekt so gut wie möglich zu stoppen.

Die Klimakonferenz von Buenos Aires (1998):

Das Hauptziel der Klimakonferenz ist natürlich die Reduktion des CO2- Ausstoßes. Die zentralen Themen bilden hierbei der Wald, die Emmisionsrechte und die Entwicklungsländer. Im einzelnen:

- Der Handel mit den Emmisionsrechten
- Die Nutzung von Waldgebieten als Speicher von CO2
- Gemeinsame Klimaschutzprojekte zwischen Industrieländer ("Joint Implementation")
- Gemeinsame Klimaschutzprojekte zwischen Industrie- und Entwicklungsländer ("Clean Development Mechanism")
- Modernisierung der Entwicklungsländer
- Überprüfung der Wirksamkeit der im Kyoto-Protokoll beschlossenen Reduktionsziele
- CO2 binden durch Waldaufforstung

Es gibt aber auch Gefahren der oben genannten Maßnahmen:

- Entwicklungshilfe im Klimaschutz, um die Vorteile als Emmisionsgutscheine auf das eigene Konto verbuchen zu können
- Abholzung des tropischen Regenwaldes mit anschließender Aufforstung
- Schwunghafter Handel mit Emmisionsrechten

Waldschäden - ein multifaktorielles Problem:

Eine Schädigung von Pflanzen ist schon lange aus der Umgebung von Industrieanlagen bekannt. Seit Anfang der siebziger Jahre ist in Mitteleuropa aber eine zunehmend großflächige Schädigung der Wälder zu erkennen, die sich vor allem in industriefernen Lagen und Gebirgsbereichen stark auswirkt und nicht einer bestimmten Schadstoffquelle zugeordnet werden kann. Jedoch wirken meist 4 Faktoren auf den Wald ein und lösen sein "Sterben" aus:

- Die Waldschäden betreffen bevorzugt Waldgebiete, die von Natur aus ungünstigen Bedingungen ausgesetzt sind (steile Hanglage, nährstoffarme Böden, besonders trockene oder klimatisch extreme Standorte) und dadurch leichter von Parasiten (Pilzen, Viren) befallen werden können. Solche Pflanzen können dann durch eine zusätzliche Schadstoffbelastung irreversibel geschädigt werden. Erste Anzeichen für eine Erkrankung sind sichtbare Sekundärschäden (Parasitenbefall), die auch oft das Absterben beschleunigen.

- Regenwasser hat durch den normalen CO2-Gehalt einen pH-Wert von 5 (sauer). Sind jedoch in der Atmosphäre auch noch Schwefeloxide und Stickstoffoxide vorhanden, so sinkt der pH-Wert weiter. Dies bewirkt in sauren Böden eine Auswaschung von Calcium- (Ca), Magnesium- (Mg) und möglicherweise Kalium-Ionen (K) und gleichzeitig eine Freisetzung von Aluminium- (Al) und Schwermetall-Ionen aus Bodenmineralien. Dadurch werden zu viele dieser Ionen von den Pflanzen aufgenommen, die dann vergiftet werden.
- Durch Stichstiffoxide und Ammoniak erfolgt eine weitflächige einseitige
Stickstoffdüngung aller Pflanzen. Gut zu erkennen ist dies an N-Zeigerpflanzen wie Brennesseln. Diese Pflanzen verdrängen dann die ursprünglichen Waldbodenpflanzen und verdrängen die Pilze von den Bäumen, Dadurch ist die Mykorrhiza-Symbiose (Wurzel-Pilz-Beziehung) gehemmt und Ernährungs- und Stoffwechselstörungen der Bäume sind die Folge. Darüber hinaus nimmt die Frostresistenz und der Widerstand gegen Parasitenbefall durch den Stickstoffüberschuss ab.
- Die Schwefeloxide in der Luft verhindern die Schließbewegungen von
Spaltöffnungen und machen die Pflanzen somit gegen Trockenheit empfindlicher. Ozon wirkt schädigend auf die Zellen und die Cuticula. Durch deren Schädigung wird die Wasserdampfdurchlässigkeit erhöht und damit wirkt sich Trockenheit auf die Pflanzen besonders stark aus.

Zusammenfassend kann man sagen, dass Streß (schlechte Lage, Parasiten), saurer Regen (SO2 + N + H20), Stickstoffüberschuss (einseitige Düngung) und die Schadstoffe in der Luft (Beeinträchtigung der Spaltöffnungen) die entscheidenden Faktoren zum Waldsterben