UV-B-Strahlung 3 (Wirkung auf Pflanzen)

[Gast Roli]

4. Welche molekularen Schutzmechanismen haben Pflanzen zur Verfügung

Pflanzen haben verschiedene Mechanismen entwickelt, um mit Stress fertig zu werden. Neben Licht führen auch andere Faktoren wie Temperatur, Wasser, Düngung, Verwundung, Schädlingsfrass und Schadgase zu spezifischen Abwehrreaktionen von Pflanzen. Die Stressantwort von Pflanzen reicht von physiologischen, molekularen, und biochemischen Veränderungen bis zu Modifikationen der Morphologie der ganzen Pflanze. Es ist jedoch unklar, wie gross die Leistungsfähigkeit dieser Schutzreaktionen gegenüber erhöhten UV-B Belastungen ist. Wird dieser Schutz überfordert, so kann mit irreversiblen Schäden gerechnet werden.

Schirmpigmente

UV-B Strahlung kann spezifisch die Biosynthese spezieller Schirmpigmente induzieren. Die Schirmpigmente haben ihr Hauptabsorbtionsmaximum genau im UV-Bereich und dienen daher als Schutzstoffe vor der UV-B Strahlung.

Photolyase

Dieses Enzym kann bis zu einem gewissen Grad UV-B-geschädigte Erbsubstanz reparieren. Dieser Schutzmechanismus ist aber nicht unbegrenzt belastbar.

Epikutikuläre Wachse

Wachse der Blattoberfläche schützen die Pflanze durch Reflexion. UV-B Strahlung kann nicht nur die Biosynthese dieser Wachse induzieren, sondern auch die Zusammensetzung derselben stark verändern.

Antioxidative Stoffe

Viele Schlüsselfunktionen einer Pflanzenzelle, die zum Beispiel mit Membranlipiden, ungesättigten Fettsäuren, Proteinen und Nukleinsäuren in Zusammenhang stehen, sind durch Oxidantien (freie Radikale oder reaktive Sauerstoffspezies) gefährdet. UV-B Strahlung kann die vermehrte Bildung dieser oxidativ wirkenden Stoffe zur Folge haben. Die Zelle hat zu ihrem Schutz verschiedene antioxidativ wirkende Mechanismen entwickelt. So wird beispielsweise Vitamin E, das freie Radikale in Membranen abfangen kann, vermehrt gebildet.

Strukturveränderungen

Viele Pflanzen reagieren auf erhöhte UV-B Belastung mit der Ausbildung von dickeren und kleineren Blättern. Damit wird ein günstigeres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erreicht. Diese direkte Schutzreaktion reduziert den Anteil des Gewebes, welches erhöhten Strahlungsdosen ausgesetzt ist.

5. Welche Folgen hat erhöhte UV-B Strahlung auf die ganze Pflanze sowie das Ökosystem

Ernteerträge (Kulturökosysteme)

Die Untersuchung der Auswirkung erhöhter UV-B Strahlung in ökosystemaren Dimensionen ist im Zusammenhang mit der globalen Nahrungsmittelproduktion besonders wichtig. Die bisherigen Experimente sind jedoch schwierig zu bewerten, da besonders bei Freilandexperimenten natürliche Variationen klimatischer Parameter wie Temperatur, Luft- und Bodenfeuchte, Gaszusammensetzung oder auch Düngung und Mineralstoffversorgung mit zu berücksichtigen waren. Dennoch wurde bei über der Hälfte der Feldexperimente eine Verminderung der Ernteerträge unter erhöhten UV-B Bedingungen festgestellt.

Nicht nur die Biomasse, sondern auch die Qualität der jeweiligen Pflanzen, kann sich teilweise drastisch verändern: So konnten amerikanische Wissenschaftler zeigen, dass der Proteingehalt bei Sojabohnen unter dem Einfluss von UV-B Strahlung stark reduziert wird. Während Basilikum vorteilhafterweise mehr ätherische Öle produziert, beginnen Bohnen sogar giftige Inhaltsstoffe zu bilden.

Natürliche Ökosysteme

Verschiedene Studien haben gezeigt, dass der Effekt zusätzlicher UV-B Strahlung auf wilde Pflanzen und natürliche Ökosysteme stark von den bereits natürlich vorhandenen Strahlungsbedingungen abhängt. Spezies, die in grossen Höhen mit viel UV-B Strahlung beheimatet sind, erweisen sich als resistenter als ihre Artgenossen aus niedriger gelegenen Gebieten.

In natürlichen Ökosystemen ist mit dem Ausfall besonders UV- empfindlicher Arten und der Bevorteilung UV- resistenter Pflanzen zu rechnen. Diese Veränderungen können zu einer Störung des ökologischen Gleichgewichts führen. Inwieweit diese unter Umständen globalen Umweltveränderungen auf das Leben des Menschen Einfluss nehmen werden, kann bisher nur schwer abgeschätzt, sollte aber keinesfalls unterschätzt werden.

[Martin Reiner]

könntest Du Quellenangaben machen, woher die Informationen sind ?

Ich kenne eine Studie (?) bei der sich erstaunlicherweise die alpinen Arten sehr schwer getan haben, zusätzliches UV-B zu vertragen, da diese anscheiend eh schon "am Limit" (vereinfacht gesagt) sind.Nun ja, für die Fleischfresser ein eher weniger entscheidendes Problem (offtopic ?), da die meistens hinter Glas stehen und somit kaum UV abbekommen.

Der Einfluß auf Algen (die größten C02 Verbraucher und Ursprung sehr vieler Nahrungsketten), Kulturpflanzen und auch die Artenvielfalt ist allerdings bedenklich.

Genauso wie der Einfluß auf unsere Haut (und Augen) !!!!

Woher hast Du den Wert von 28%, auf was bezieht er sich und in welcher Relation zu wann ? So als "hingeschmissene" Zahl ist er nicht aussagekräftig.