Dürre und Trockenheit setzen Pflanzen weltweit zu. Bäume vertrocknen oder sterben ab und ganze Wälder gehen zugrunde. Im Südwesten der USA werden solche Szenarien immer öfter beobachtet. Als Grund wird häufig der Klimawandel genannt. Doch diese Erklärung greift zu kurz. Auch die zunehmende Belastung der Umwelt durch Feinstaub trägt dazu bei, wie eine internationale Studie unter Mitwirkung der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn zeigt.

Funktion der Spaltöffnungen durch Feinstaub beeinträchtigt

Winzige Poren auf den Blättern regeln bei Pflanzen die Verdunstung des Wassers. Gleichzeitig sorgen diese Spaltöffnungen für die Aufnahme von Kohlendioxid, den die Pflanzen mithilfe der Photosynthese zu Zucker als Energiequelle verwandeln. „Pflanzen haben die Regulierung der Spaltöffnungen im Lauf der Evolution an die Umgebungsbedingungen angepasst, allerdings in einer Zeit mit deutlich weniger Feinstaub als heute“, erklärt Jürgen Burkhardt vom Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES) der Universität Bonn.
 Gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Schottland, den USA und Kroatien konnten die Bonner beweisen, dass diese Regelung der Spaltöffnung durch die Ablagerung von Feinstaub beeinträchtigt wird. Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Europäischen Union gefördert.

Risiko für Trockenschäden steigt

Wie das Team im Fachjournal „Environmental Research Letters“ berichtet, steigt damit das Risiko von Trockenschäden bei Pflanzen deutlich an. In einem Gewächshaus der Bonner Universität wurden dafür Bäume in fast partikelfreier Atmosphäre mit solchen in ungefilterter Stadtluft verglichen. Sämlinge von Waldkiefer, Weißtanne und der Stieleichen wurden hierfür über zwei Jahre mit gefilterter Umgebungsluft versorgt, also mit fast feinstaubfreier Luft. 

Wasserverdunstung in feinstaubfreier Luft geringer

Der Studie zufolge war die Wasserverdunstung bei den Bäumen, die in Gewächshäusern mit gefilterter Luft aufwuchsen, geringer als bei jenen, die in der mäßig verschmutzten Bonner Stadtluft aufwuchsen. Das traf auch auf Bäume zu, bei denen die Spaltöffnungen vollkommen geschlossen waren. „Abgelagerter Feinstaub auf Blättern erhöht also die Verdunstung“, fasst Burkhardt zusammen.

Keine Kontrolle bei Verdunstung

Mit der Studie liefern die Forscher erstmals den Beweis, dass zwischen Luftverschmutzung und Trockenheitsanfälligkeit von Bäumen ein direkter Zusammenhang besteht. Doch welcher Mechanismus steckt dahinter? Auch darauf geben die Forscher Antwort. Ein Großteil des atmosphärischen Feinstaubs bindet demnach Feuchtigkeit aus der Umgebung. Wenn sich dieser auf der Pflanze ablagert, bildet sich zusammen mit transpiriertem Wasserdampf flüssiges Wasser. Die Forscher fanden heraus, dass es sich dabei allerdings nicht um reines Wasser, sondern um konzentrierte Salzlösungen handelt.

Diese Salzlösungen kriechen dann in die Spaltöffnungen, so dass ein durchgängiger, sehr dünner Film aus Flüssigwasser das Blattinnere mit der Blattoberfläche verbindet. „Die Spaltöffnungen verlieren damit einen Teil der Kontrolle über die Verdunstung, und die Pflanzen sind stärker von Trockenheit bedroht“, erklärt Burkhardt. Diese Salzkrusten sind gewöhnlich ein Zeichen für geschädigte Bäume. An den Pflanzen, die im Bonner Gewächshaus in partikelfreier Umgebung aufwuchsen, gab es dererlei Anzeichen nicht.

bb