für das forstliche Versuchswesen CH 8903 Birmensdorf

Eidgenössische Anstalt

für das forstliche Versuchswesen CH 8903 Birmensdorf

Institut federal

de recherches forestieres CH 8903 Birmensdorf lstituto federale di ricerche forestali CH 8903 Birmensdorf Swiss Federal Institute of Forestry Research CH 8903 Birmensdorf

Juli 1977 Nr.175

Berichte Rapports Rapporti

Theodor Keller

Begriff und Bedeutung der „latenten Immissions- schädigung"

Oxf. 181.45 : 425.1

Sonderdruck aus

175 Reports

Allg. Forst- u. Jagdztg. 148 (1977) 6:

Seiten 115 -120

Begriff und Bedeutung der „latenten Immissionsschädigung"

Aus der Eidg. Anstalt für das forstliche Versuchswesen, CH-8903 Birmensdorf (Mit 3 Abbildungen und 3 Tabellen)

Von TH. KELLER 1. EINLEITUNG

Es ist eine altbekannte Tatsache, daß Luftverunreinigungen dem Waldwachstum abträglich sein können. Während jedoch akute und chronische Schädigungen mit Symptomen, welche von bloßem Auge erkennbar sind, sich internationaler Anerkennung erfreuen (an neueren Arbeiten seien nur erwähnt: DÄsSLER, 1976; KISSER und HALBWACHS, 1975; MuDn und KozLOWSKI, 1975; WENTZEL, 1967), sind die dem Auge verborgenen physiologischen Störungen - einst als „unsichtbare Schädigung" klassiert - wohl seit über hundert Jahren umstritten. Dies dürfte zum Teil darauf zurückzuführen sein, daß zwischen „Schaden" und „Schädigung" nicht säuberlich getrennt wurde, worauf namentlich WENTZEL (1967) hinwies.

GuDERIAN et al. (1960) haben jedoch den Unterschied zwischen diesen beiden Begriffen klar herausgestellt und als Schädigung jede Pflanzenreaktion nach Einwirkung von Luftverunreinigungen defi- niert, während sie als Schaden nur jene Schädigungen und Funk- tionsstörungen bezeichneten, welche den ideellen oder wirtschaft- lichen Nutzungswert einer Pflanze beeinträchtigen. Nachdem diese notwendige Klarstellung erfolgt ist, scheint es mir für die Forst- wirtschaft unheilvoll, daß der Bereich der unsichtbaren Schädigung, im Gegensatz zu akuter oder chronischer Schädigung, in letzter Zeit vielerorts völlig vernachlässigt wurde. Ja, es wird oft ver- sucht, sichtbare Symptome als alleiniges Kriterium einer negativen pflanzlichen Reaktion zu verwenden und all jene Immissionen als unschädlich anzusehen, welche keine sichtbaren Symptome her- vorrufen.

2. HISTORISCHE ENTWICKLUNG

Den Forstleuten in Immissionsgebieten war schon im letzten Jahrhundert aufgefallen, daß Baumarten auch dann unter Luft- verunreinigungen leiden können, wenn sie noch keine sichtbaren Symptome (Chlorosen, Nekrosen) ausgebildet haben. So schreibt STOECKHARDT schon 1871 (p. 253), ,,daß der Steinkohlenrauch ohne Zweifel auch langsame, zunächst unsichtliche Benachteiligun- gen gewisser Vegetabilien herbeiführen kann, wenn er anhaltend, obgleich verdünnt, mit letzteren in Berührung kommt. Hierauf weist insbesondere das Verhalten des Nadelholzes in rauchreichen Ortschaften hin, in denen es früher vollkommen gedieh, jetzt aber kümmert und kränkelt". Die „unsichtbaren Schäden" wurden von SCHROEDER und REUss (1883) zwar eindeutig abgelehnt, jedoch von WIELER (1897) sowie SoRAUER und RAMANN (1899) in die Fachliteratur eingeführt, wobei diese Autoren auch HARTIG als Verfechter der „unsichtbaren Schäden" nannten. HARTIG hatte nämlich geschrieben (1896): ,,Schon der erste Schnitt zeigte mir unter dem Mikroskop ein so charakteristisches Merkmal, das in jedem Falle auch an der scheinbar noch gesunden Nadel die Ein- wirkung des Giftstoffes erkennen läßt ... "

Allg. Forst- u. J.-Ztg., 148. Jg., 6

Während HASELHOFF und LINDAU (1903, p. 113) die Existenz der unsichtbaren Schäden bestritten, lieferte WIELER im selben Jahr den Beweis für deren Existenz anhand von Resultaten von Assi- milationsmessungen. Er maß drastische Assimilationseinbußen als Folge einer Stoßbegasung mit SO2, welche keine sichtbare Schädi- gung erzeugte. Gleichzeitig schuf er aber Verwirrung, indem er erklärte: ,,Es versteht sich von selbst, daß unsichtbar hier nicht im absoluten Sinne verstanden werden kann; denn Rauchschäden, welche nicht sichtbar sind, sind keine Rauchschäden". Ebenso be- haupteten HASELHOFF und LINDAU (1903, p. 113): ,,Sogenannte unsichtbare Rauchschäden kann man wohl sehen." In den zwan- ziger Jahren verwies vor allem STOKLASA (1923) auf die „unsicht- baren Schäden"; auch BREDEMANN und RADELOFF (1932) akzep- tierten diesen Begriff.

Da die Einbuße photosynthetischer Leistung äußerlich unge- schädigt erscheinender Pflanzen der Kronzeuge der Verfechter der unsichtbaren Schädigungen war, brachte die Einführung des Ultra- rotabsorptionsschreibers in die botanische Forschung nach dem zweiten Weltkrieg eine Wiederbelebung dieses Forschungsgebietes, insbesondere in München (KocH, 1957; KELLER und MÜLLER, 1958) und in Tharandt (BöRTITZ, VoGL, u. a., siehe DÄSSLER, 1976). In der Folge wurde der angeschlagene Begriff „unsichtbare Schädi- gung" ersetzt durch „physiologische Schädigung" (VoGL et al., 1965).

In Amerika hatten die Begriffe „invisible" und „hidden" injury die Gemüter erregt und mancherlei Wandlungen der Definition erfahren (MUDD und KozLOWSKI, 1975). Da KATZ (1949) nicht in der Lage war, mit der damaligen Ausrüstung eine Depression der Photosynthese bei Abwesenheit sichtbarer Symptome nachzuweisen, bestritt er die Existenz unsichtbarer Schädigungen entschieden und die Mehrzahl der führenden amerikanischen Forscher schloß sich seither seiner Meinung an.

3. VON UNSICHTBAREN ZU LATENTEN SCHÄDIGUNGEN

Nachdem der abgenutzte Begriff „unsichtbare" Schädigung durch

„physiologische" Schädigung ersetzt war, geriet dieser neue Begriff ebenso unter Beschuß, da auch die akuten und chronischen Schä- digungen bzw. Schäden eine Folge physiologischer Störungen - und damit „physiologisch" - sind. WENTZEL (1967) schlug daher vor, diese Kategorie fallen zu lassen, weil sie „praktisch unnötig und nur verwirrend" sei. HÄRTEL (1976) prägte den Begriff „Aus- lenkung" für reversible physiologische Störungen, wogegen irre- versible Störungen einfach „Schädigungen" genannt werden, sofern nicht Nekrosen - offenkundige Zeichen eines Schadens - auf- treten.

115

Vom forstlichen Standpunkt aus ist der Begriff „Auslenkung"

jedoch allzu euphemistisch und trägt dem Umstand nicht Rechnung, daß schon die frühesten (selbst reversible) Stadien einer stress- bedingten Stoffwechselveränderung die Möglichkeiten einer pflanz- lichen Abwehrreaktion auf zusätzliche ungünstige Einflüsse (min- destens vorübergehend) einengen. Damit wird - ganz besonders bei langlebigen Bäumen - das Risiko eines Schadenseintrittes erhöht. Diese zusätzliche Gefährdung verdient als Schädigung de- klariert zu werden. Daher wird hier vorgeschlagen, dafür den neuen Ausdruck „latente Schädigung" zu verwenden, wobei nach dem Duden (1974) ,,latent" mit Synonymen wie versteckt, verbor- gen, ohne typische Merkmale, unsichtbar umschrieben wird.

Der Bereich der latenten Schädigung umfaßt daher alle Formen einer pflanzlichen Beeinträchtigung, welche nicht von bloßem Auge wahrgenommen werden können. Dazu gehören alle physiologischen Reaktionen, seien sie reversibel oder irreversibel, gleichgültig ob sie Wachstumseinbußen, Vitalitätsverminderungen, erhöhte An- ziehungskraft für Schadinsekten, vermehrte Anfälligkeit für Pilz- krankheiten oder klimatische Extremeinflüsse, Beeinträchtigung der sexuellen Fortpflanzung oder anderer Lebensäußerungen ver- ursachen oder nicht. Eine latente Schädigung muß nicht mit einem ökonomischen Schaden (Verlust) gekoppelt sein, kann ihn jedoch potentiell einschließen, z. B. im Falle geringeren Ertrages zufolge verminderter photosynthetischer Leistung, Bildung giftiger Inhalts- stoffe, geringerer Vitamingehalte usw. in Abwesenheit sichtbarer Symptome. Die latente Schädigung kann oftmals Vorläufer einer chronischen oder akuten Schädigung im herkömmlichen Sinne sein.

4. DIE BEDEUTUNG DER LATENTEN SCHÄDIGUNG FÜR DIE FORSTWIRTSCHAFT

Aus der Definition wird ersichtlich, daß mit der Neubelebung dieser Kategorie der praktischen Forstwirtschaft kein Instrument der Schadensfestlegung in die Hand gegeben wird. Das Schwer- gewicht liegt vielmehr bei der Schadensverhütung und dem Nach- weis einer allfälligen Schadensursache. WENTZEL (1967) hatte zwar die „unsichtbaren" Schädigungen noch als „praktisch unnötig" und

„bedeutungslos" bezeichnet, ,,solange sie nicht ... meßbare Schäden verursachen". Dabei bleibt aber ein forstpolitischer Aspekt unbe- rücksichtigt, der heute bei der Immissionsgesetzgebung bedeutungs- voll wäre. Die Nicht-Anerkennung des Bereiches der latenten Schädigung, also des frühesten Bereiches einer physiologischen Be- lastung und eventuellen ersten Schwächung der Lebenskraft, be- deutet, daß die erste Verteidigungslinie des Waldes gegenüber Im- missionen kampflos preisgegeben wird. Seit über hundert Jahren ist bekannt (SCHROEDER, 1873, p. 267), daß Koniferennadeln be- züglich sichtbarer Symptome unempfindlicher sind als Laubblätter, daß aber der ganze Nadelbaum bezüglich überleben dennoch empfindlicher ist als ein Laubbaum. Das Nichtbeachten der latenten Schädigung ist daher gleichbedeutend mit Abwarten bis es zu spät ist. Statt einem Schaden vorzubeugen, indem man Vorwar- nungen beachtet, wartet man zu, ob bzw. bis er eintritt. Es ist dann ein schwacher Trost für den Waldbesitzer (und auch für den zur Kasse gebetenen Emittenten), daß „die noch unsichtbaren Erkran- kungen im Grunde doch nur eine schmale Vorstufe zumeist der chronischen Erkrankungen sind".

Die Nichtbeachtung der latenten Schädigung, d. h. das einseitige Abstellen auf das Eintreten sichtbarer Schädigungsmerkmale, hat die Position der Forstwirtschaft bei der Erarbeitung von Immis- sions-Richtwerten empfindlich geschwächt. Es ist allerdings zuzu- geben, daß der Forstwirtschaft in der Vergangenheit auch viel zu wenig gesicherte Grundlagen für den Nachweis der latenten Schä- digungen zur Verfügung standen. Es muß auch heute noch ein Anliegen erster Priorität für forstliche Rauchschadenphysiologen sein, Methoden zu entwickeln, welche erlauben, das langsame Schwinden der Vitalität, das schleichende Siechtum der Waldbäume

m Immissionsgebieten möglichst im Anfangstadium zu erfassen, bevor die Regenerationskraft erschöpft ist und Sekundärschädlinge oder klimatische Einwirkungen das Schicksal der geschwächten Bäume besiegeln.

Es ist für die Forstwirtschaft nicht länger zumutbar, daß sie Versuchsergebnisse anerkennen soll, bei welchen das Nichtauftreten sichtbarer Merkmale wie Nekrosen oder Chlorosen als einziges ,,Resistenzkriterium" oder gar als Unschädlichkeitsbeweis diente, wie das von Nichtforstleuten bis in die neueste Zeit praktiziert wird (z.B. REEPMEYER und VETTER, 1976). Diesem unzulänglichen Beurteilungsmaßstab ist es auch zuzuschreiben, daß ZAHN (1969) fand, Koniferen würden 0,2 ppm SO2 mehrere Wochen lang schad- los ertragen. Die Forstleute wären daher schlecht beraten, wenn sie auf den Vorschlag von HILL (1969) eingehen würden, als zu- lässigen Richtwert für Fluorimmissionen jenen Grad der Pflanzen- schädigung zu verwenden, bei welchem (nur) 3 0/o der Blattfläche sichtbar geschädigt sei.

Es darf nicht vergessen werden, daß sich die Anforderungen an den Wald im mitteleuropäischen Raum in den letzten Jahren wesentlich geändert haben. Die Schutz- und Erholungsfunktionen des Waldes sind auf Kosten der Ertragsfunktion stärker in den Vordergrund gerückt. Die Wälder der Naherholungsgebiete haben an Bedeutung stark gewonnen und die Aufgabe der Bäume als Warner vor dem Eintreten lufthygienisch bedenklicher Zustände wird zunehmend als wichtig erachtet. Gerade für die Erfüllung dieser letztgenannten Aufgabe ist die Erfassung einer latenten Schädigung jedoch Voraussetzung.

DÄsSLER (1976, p. 12) erklärt die erhöhte Empfindlichkeit der Pflanzen für Luftverunreinigungen im Vergleich zu Mensch und Tier damit, daß letztere ihren Gasstoffwechsel auf den ca. 21 0/o betragenden Sauerstoffanteil der Luft ausgerichtet haben, die Pflan- zen dagegen auf die mit 0,03 -O/o bedeutend geringere Kohlen- dioxid-Konzentration. Beispielsweise steht daher 0,2 ppm SO2 zu 21 °/o 02 in einem Verhältnis von rund 1 : 1 Million, zu 0,03 0/o C02 dagegen im Verhältnis 1 : 1500. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, daß für die Vegetation die Konzentrations- angabe der Luftverunreinigung in ppm (Volumenteile) geeigneter ist als die Maßeinheit mg/m3 • Bei ppm verändert sich das wichtige Verhältnis von Schadgas zu C02 bei Luftdruckänderungen nicht.

Bei der Angabe des Schadgases in mg/m³ dagegen bleibt der Gehalt der Schadgaskomponente im Luftgemisch konstant, während sich der C02-Gehalt mit dem Luftdruck ändert (bei einem Luftdruck von 650 mm Hg enthält 1 m³ Luft ca. 15 °/o weniger C02 als bei 760 mm Hg und gleicher Temperatur). Damit werden die Bedingungen gerade für die Bäume höherer und klimatisch un- günstigerer Lagen verschlechtert. So hat STEFAN (1974) darauf hingewiesen, daß in einem hochgelegenen Rauchschadensgebiet Massenzuwachsverluste

>

^{25 0/o} festgestellt wurden bei Immis- sionsdurchschnittswerten, die weit unter den Grenzwerten ver- schiedener Länder liegen.

5. EINIGE PHYSIOLOGISCHE AUSWIRKUNGEN IM BEREICH EINER LATENTEN SCHÄDIGUNG 5.1. Pufferkapazität

Das durch die Spaltöffnungen ins Assimilationsgewebe einge- drungene SO2 wird in den Zellen entweder für den Aufbau schwefelhaltiger Verbindungen, z. B. gewisse Proteine, verwendet, zu Sulfat umgewandelt oder zu H2S reduziert und wieder aus- geschieden (DE CORMIS, 1969). Die Lösung des SO2 und Um- wandlung zu schwefliger Säure würde jedoch in der Zelle zu einem Chaos führen, wenn die Zelle nicht gegen pH-Veränderungen gepuffert wäre. Die SO2-Aufnahme belastet somit die Puffer- kapazität der Zellen, d. h. deren Fähigkeit, bei Zugabe von Säure oder Lauge den pH-Wert möglichst unverändert zu belassen. GRILL

(1971) hat gezeigt, daß die Pufferkapazität in Homogenaten von SO2-belasteten Fichtennadeln im Vergleich zu den Nullproben herabgesetzt war und SCHOLZ (1974) wies darauf hin, daß Nadel- homogenate von Pinus nigra, welche Art als relativ SO2-resistent gilt, besser gepuffert sind als jene von Pinus strobus und Pinus silvestris, also von SO2-empfindlichen Arten.

In einem 9monatigen Begasungsversuch mit jungen Fichten stell- ten wir fest, daß selbst bei einer Dauerbelastung mit 0,05 ppm SO2 die Pufferkapazität abnimmt (Abb. 1). Eine Abnahme der Pufferkapazität ist jedoch ein erstes Warnsignal, dessen Bedeutung aus der Tatsache hervorgeht, daß der Stoffwechsel der Zellen von einer Vielzahl von Enzymen gesteuert wird, deren optimale Tätig- keit pH-abhängig ist.

b pH/ ml

1.2

_., ... ,

_\ Picea excelsa

1.0 - + - - - - + - - - t - - - 1 - - - + -

0.

•

•

_\

0.6 - + - - - + + - + - - - - t - - - . - ~ - - - + - Nullprobe

0.4

0.05 ppm 502 0.20 ppm 502

0.2 - + - - - + - - - + - - - l f - - - +

0

0 2 3 4 5 ml

Zugabe von 0.01 n NaOH

Abb. 1

Einfluß einer 9monatigen Dauerbegasung mit niedrigen SO2-Kon- zentrationen auf die Pufferkapazität von Fichtennadelhomogenaten.

Pufferkapazität

=

pH-Veränderung pro ml zugegebener 0,01 n Natronlauge. (Mittelwerte von je 10 Wiederholungen).

5.2. Enzymatische Aktivitäten

Da der Stoffwechsel von so vielen Enzymen reguliert wird, können empfindliche Enzyme als Indikatoren eines gestörten Stoff- wechsels herangezogen werden. Unter gewissen gestörten Bedin- gungen können giftige Peroxyde gebildet werden, welche durch die Peroxidase vernichtet werden (Entgiftung). Die Peroxidase-Aktivi- tät in Pflanzen ist schon verschiedentlich untersucht worden und es wurde gezeigt, daß dieses Enzym bei der Ligninbildung (Ver- holzung; SIEGEL, 1955), aber auch bei der Alterung (GALSTON et al., 1968) eine Rolle spielt. Erhöhte Peroxidase-Aktivität wurde aber auch als Reaktion auf Pilzinfektionen (MACKO et al., 1968), Ernährungsstörungen (BAR-AKIVA, 1961) oder Lufl:verunreini- gungen (LEE et al., 1966) festgestellt. Diese Enzym-Aktivität hat sich inzwischen als empfindlicher Indikator einer latenten Schädi- gung durch Fluor- (KELLER und SCHWAGER, 1971 ), Verkehrs- (MAR TIN und KELLER, 1973) oder SO2-Immissionen (KELLER, 1976 a) bewährt.

Die Auswirkung einer kontinuierlichen SO2-Begasung von Tanne mit niedrigen Konzentrationen im Spätherbst und Winter auf die relative Peroxidase-Aktivität in Nadelhomogenaten wird in Ab- bildung 2 dargestellt. Sämtliche Pflanzen blieben bis Ende Dezem- ber ohne sichtbare Schädigungssymptome. Erst im späteren Winter traten an den Nadeln der mit 0,1 bzw. 0,2 ppm SO2 begasten Pflanzen Nekrosen auf, da deren Entgifl:ungskapazität überfordert wurde. An Fichte wurden am Ende einer 9monatigen Begasung Allg. Forst- u. J.-Ztg., 148. Jg., 6

% relative Peroxidase Aktivität (Nullprobe= 100 % ) 170

150

130

Abies alba

0.05 ppm 0.1 ppm 0.2 ppm

•

I I

,.

I

,,,,.,,,,,,"'

120 - t - - -- - - t - ---:.~

. ...,...,.

- - , - - - ,-..."--- - - +

.,.-

110

..,,,,.,,,,,

---

--·--

1---- . ....•.. . .•... ·•· ...

...•.. .•

100 - - - t - - - t - - - + - - - -+

10 20 30 40

so

⁶⁰ 70 80

Begasungsdauer (Tage)

f---Oktober--~.--November----i---oezember---1 Abb. 2

Einfluß einer Dauerbegasung mit niedrigen SO2-Konzentrationen auf die relative Peroxidase-Aktivität in Nadelhomogenaten der Weißtanne (Aktivität der Nullproben als Bezugsbasis

=

100 0/o

gewählt; Mittelwerte von je 5 Pflanzen).

die in Tabelle 1 zusammengestellten Werte ermittelt. Bei 0,2 ppm SO2 waren nicht mehr genügend äußerlich ungeschädigte Nadeln vorhanden, so daß einzig bei dieser Behandlung auch nekrotisierte Nadeln mitanalysiert werden mußten, statt nur Nadeln ungeschä- digter und latent geschädigter Fichten.

Tab. 1

Peroxidase-Aktivität in Nadelhomogenaten von Fichten (Pi c e a ex c e I s a) nach 9monatiger Dauerbegasung (Durchschnitt von je 10 Wiederholungen

±

Standardfehler;

willkürliche Einheiten)

SO2-Konz. X

±

S;:

Nullprobe 43,2

±

10,3

0,05 ppm 280,5

±

50,0

0,1 ppm 527,0

±

37,8

0,2 ppm 577,0

±

84,9

5.3. Photosynthese (Nettoassimilation)

Die Photosynthese ist die Grundlage jeglicher Trockensubstanz- produktion und ist damit auch der primäre Prozeß der Holz- produktion. Weil die Photosynthese auf jede Anderung von Um- we!tsfaktoren empfindlich reagiert, wurde sie seit WIELER (1903) immer wieder zum Nachweis einer pflanzlichen Reaktion auf Lufl:- verunreinigungen angewendet.

In verschiedenen mehrmonatigen Dauerbegasungen mit niedrigen SO2-Konzentrationen (KELLER, 1976 b, 1977 a) wie auch unter dem Einfluß von Fluorimmissionen einer Aluminiumhütte (KEL- LER, 1977 b) hat sich immer wieder gezeigt, daß eine Assimilations- depression vor bzw. ohne Auftreten sichtbarer Schädigungssym- ptome eintreten kann. In Abbildung 3 wird am Beispiel von Kieferpfropflingen gezeigt, wie eine Dauerbegasung mit 0,1 ppm SO2 schon innerhalb von 10 Tagen, mit 0,05 ppm SO2 nach 40 Tagen zu einer statistisch gesicherten [U-Test nach WrLcoxoN et 117

lJ. relative Assimilation (Verminderung gegenüber Nullprobe)

% 80

60

40

20

0 0

Pinus silvestris o • 0.05 ppm S02

..

0.10 ppm S02

---·-· ^---

::::~----· --

~

_---o- .. -

10 20 30 40 50 60

Begasungsdauer (Tage)

Abb. 3

70 80

Die Verminderung der relativen Assimilation der Kiefer durch eine Dauerbegasung mit niedrigen SO2-Konzentrationen (Juli - Sep- tember, 1976). Mittelwerte von je 5 Pflanzen. Volle Symbole:

Differenz zur Nullprobe mit P

=

0,05 (U-Test) gesichert. Auch am 75. Begasungstag keine sichtbaren Symptome vorhanden.

al. (SACHS, 1968)] Assimilationseinbuße führt. Auch am Versuchs- ende traten an keiner Pflanze sichtbare Merkmale einer Schädigung auf. Alle unsere Befunde widerlegen mindestens für Koniferen die Behauptung von ZIEGLER (1975), daß eine langfristige Bega- sung mit 0,2 - 0,3 ppm SO2 die Photosynthese stimuliere.

Aus Tabelle 2 geht hervor, daß auch eine 4wöchige Bestaubung mit CaF2 die relative Assimilation der Birke selbst bei Ausbleiben einer sichtbaren Schädigung statistisch gesichert (U-Test) herabsetzt.

Tab. 2

Einfluß einer unsichtbaren Staubauflage mit CaF2 auf die relative Assimilation (Anfangsmessung

=

^{100 %)}

von Birke (Be tu I a ver r u c o s a) und Douglasie (P s e u d o t s u g a m e n z i e s i i ) nach 4 Wochen

(Mittelwerte von je 6 Pflanzen)

Birke Douglasie

Nullprobe 218 114

137 ''''·) 107

**) Differenz zur Nullprobe mit P :a; 0,01 gesichert.

5.4. Keimkraft des Pollens

Forstleute in Immissionsgebieten haben eine Beeinträchtigung der Samenproduktion, eine Verminderung des Tausendkorngewich- tes oder Pollenanomalien an Buche (WENTZEL, 1963), Fichte (PELZ, 1963), Kiefer [MRKVA, 1969 (zitiert nach AucLAIR, 1976), MAMA- JEW und SHKARLET, 1972] oder Lärche [PosPISIL und RicHTAR, 1970 (zitiert nach AucLAIR, 1976)] festgestellt. Als die Pfropflinge eines Tannenklons, welcher vom Oktober bis anfangs Februar mit SO2 begast worden war, reichlich männliche Blüten aufwiesen, wurde daher die Keimkraft des Pollens untersucht. Obwohl die Begasung rund 3 Monate vor dem Blühen eingestellt worden war und die Blüten keine Zeichen einer Schädigung aufwiesen, zeigte sich eine hoch signifikante, negative, lineare Korrelation zwischen Begasungskonzentration und Keimkraft, wie aus Tabelle 3 her- vorgeht. Daraus läßt sich ein deutlicher Genverlust ableiten.

6. AUSBLICK

Es ist bereits weiter oben dargelegt worden, daß die Erarbeitung neuer Methoden zur Erfassung einer latenten Schädigung ein drin- gendes Erfordernis unserer Zeit ist. Mit dem Abschieben dieser von bloßem Auge nicht zu erfassenden Schädigungen in die Kate-

Tab. 3

Einfluß einer winterlichen S02-Begasung auf die Keimkraft des Pollens der Tanne (Abi es a I b a) im folgenden Frühjahr

(Durchschnittswerte von je 4 Bäumen) SO2-Konzentrationen

Nullprobe 0,05 ppm SO2 0,1 ppm 0,2 ppm

Keimprozent''") 61 52,5 46,5 31,25 Regression: Y

= -

146,71 x

+

60,65

r

=

^0,998

'') Als gekeimt wurden jene Pollenkörner betrachtet, welche nach 72stündiger Inkubation in einer Feuditkammer auf Agar einen sichtbaren Pollenschlauch ausgebildet hatten. Ich danke Frau H. BEDA-PUTA für die Zurverfügungstel- lung dieser Resultate.

gorie der chronischen oder der sekundären Schädigungen ist das Problem nicht gelöst. So weist DoNAUBAUER (1968) auf die Schwierigkeit hin, den ursächlichen Zusammenhang zwischen Im- missionen und sekundären Schädigungen objektiv nachzuweisen.

Hierzu wird es notwendig sein, die primäre physiologische Störung durch die Immissionen festzustellen. Und genau so wie die Polizei einen betrunkenen Fahrzeuglenker mit verminderter Reaktions- fähigkeit büßt, auch wenn er noch keinen Unfall verursacht hat, so wird man schon eine physiologische Störung als latente Schädi- gung anerkennen müssen und nicht warten, bis sich sichtbare Sym- ptome einstellen.

Die deutsche TA-Luft von 1974 (Technische Anleitung zum Bundesimmissionsschutzgesetz) nennt als Langzeitwert für SO2 0,14 mg/m³ nicht eingehalten wird. In Abschnitt 5 habe ich gezeigt, Tiere und Pflanzen sowie andere Sachgüter vor schädlichen Um- welteinwirkungen schützen (zitiert nach LÖBLICH, 1976). Wenn man bedenkt, daß SO2 nur eine von vielen Luftverunreinigungen unserer technisierten Umwelt ist und daß sich die Folgen zweier oder mehrerer gemeinsam einwirkender Luftverunreinigungen nicht nur summieren sondern eventuell potenzieren können, dann stellt sich die Frage, ob wirklich nur jene Gebiete als „SO2-Sanierungs- gebiete" zu bezeichnen sind, in welchen der Langzeitwert von 0,14 mg/m³ nicht eingehalten wird. In Abschnitt 5 habe ich gezeigt, daß allein eine mehrwöchige SO2-Belastung, die dem oben erwähn- ten Langzeitwert entspricht, zu latenten Schädigungen von forst- lich wichtigen Baumarten führt. Man kann sich daher füglich fragen, ob die Zeit für „erste Entwarnungen betreffend Schwefel- dioxid" (LÖBLICH, 1976) wirklich schon gekommen ist, oder ob die Anstrengungen zur Reduktion der SO2-Emissionen nicht doch weitergeführt werden müssen.

7. ZUSAMMENFASSUNG

Seit langem ist bekannt, daß Waldbäume auch unter niedrigen Konzentrationen von Luftverunreinigungen leiden, welche keine sichtbaren Merkmale einer Schädigung verursachen. Angesichts des äußerst schwierigen Nach weises solch „ unsichtbarer Schädigungen"

und auch wegen des Fehlens eines eigentlichen Schadens in diesem frühen Stadium, wurde die Zahl der Verfechter der „unsichtbaren Schädigung" immer kleiner, um so mehr als der Begriff im Laufe der Zeit auch Bedeutungsänderungen unterworfen wurde.

Gerade wegen des Umstandes, daß die derben Koniferennadeln in bezug auf die Ausbildung sichtbarer Schädigungssymptome relativ unempfindlich sind, während der ganze Nadelbaum zu- folge geringer Regenerationsfähigkeit zu den immissionsempfind- lichsten Pflanzen zählt, kann es die Forstwirtschaft nicht zulassen, daß einzig das Auftreten sichtbarer Schädigungssymptome wie Chlorosen oder Nekrosen als Kriterium der Schädlichkeit einer bestimmten Immission gewählt wird. Selbst die frühesten Stadien einer stressbedingten Stoffwechseländerung engen die Möglich-

keiten einer pflanzlichen Abwehrreaktion auf weitere ungünstige Einflüsse ein und erhöhen das Risiko eines Schadensauftrittes.

Daher wird neu der Bereich der „latenten Schädigung" definiert. Er umfaßt alle Formen einer pflanzlichen Beeinträchtigung (reversible und irreversible physiologische Reaktionen und zunehmende An- fälligkeit), welche von bloßem Auge nicht wahrgenommen wer- den können.

Es werden einige Beispiele physiologischer Auswirkungen im Bereiche der „latenten Schädigung" von Baumarten gegeben. So beeinträchtigt eine mehrmonatige Begasung mit 0,05 ppm SO2 (~ 0,14 mg SO2/m3) die Pufferkapazität von Fichtennadeln (Abb. 1) und erhöht die Aktivität des Entgiftungsenzyms Per- oxidase (Tab. 1). Der Verlauf der Aktivierung dieses Enzyms in Tannennadeln durch eine winterliche Begasung wird in Abbil- dung 2 dargestellt. Die Beeinträchtigung der Photosynthese von Kiefer durch mehrwöchige Einwirkung geringer SO2-Konzentra- tionen kommt in Abbildung 3 zum Ausdruck, jene der Birke durch CaF2-Staub in Tabelle 2. Tabelle 3 enthält Angaben über die Beeinträchtigung der Keimkraft des Pollens von Weißtannen, welche den Winter hindurch niedrigen SO2-Konzentrationen aus- gesetzt gewesen waren. Aufgrund dieser Resultate dürfte es an- gezeigt sein, die Anstrengungen zur Reduktion der SO2-Emissio- nen weiterzuführen.

Summary

Tide of ehe paper: Definition and importance of "latent" injury ( by air pollution).

lt has long been known that forest trees may suffer from low concentrations of air pollutants without showing visible signs of injury. This aspect of air pollution lost, however, the interest of researchers because "invisible" or "hidden" injury was extremely difficult to prove and there was no damage in this very early stage. Moreover the term invisible injury was subject to changes in meaning and no definition achieved wide acceptance.

Conifers are very sensitive to air pollution although their needles seem to be rather resistant to ehe formation of visible signs of injury. For this reason forestry can not accept the use of visible symptoms of injury (chlorosis, necrosis) as the sole criterion for the phytotoxicity of a given air pollution situation.

Even in the earliest stages of metabolic change which is due to stress, ehe possibilities of a plant reaction to further unfavorable influences have been narrowed. The risk of losses has been in- creased. Therefore "latent" injury is defined to embrace all forms of plant life impediment (reversible and irreversible physiological reactions, disturbances, and increases in susceptibility) which are not discernible by the naked eye.

Some examples of latent injury are given: A fumigation with 0,05 ppm SO2 during nine months decreased the buffering capacity of spruce needles (fig. 1) and increased the activity of the de- toxifying enzyme peroxidase (tab. 1). The course of activation of peroxidase in fir needles during a fumigation in winter is shown in figure 2. Photosynthesis is depressed significantly in pine by low SO2 concentrations acting during many summer weeks (fig. 3) and, in birch by CaF2 dust (tab. 2). Viabi!ity of fir pollen was depressed if the plants were exposed to SO2 fumigation during winter (tab. 3).

These results indicate the necessity of continuing efforts for a

reduction of S02 emissions. (A.)

Resume

Tiere de l'arcicle: La signification et l'importance des degats

"latents» provoques par les emanations.

On sait deja depuis longtemps que !es arbres forestiers souffrent de Ja pollution de l'air, meme_ a des concentrations basses, sans Allg. Forst- u. J.-Ztg., 148. Jg., 6

presenter de degß.t visible. Le nombre des defenseurs des degß.ts

«invisibles» s'est constamment reduit en raison de !'extreme diffi- culte de !es deceler et de l'absence de lesion proprement dite durant cette phase precoce. De plus, le sens du concept s'est modifie avec le temps.

Les coniferes avec leurs aiguilles coriaces ne presentent pas facilement des sympt8mes visibles de degß.ts alors qu'ils comptent parmi !es plantes !es plus sensibles aux emanations en raison de leur faible pouvoir de regenera tion. C' est pourquoi la foresterie ne peut pas admettre que l'apparition de sympt8mes de deghs visibles tels que des chloroses ou des necroses represente Je seul critere de prejudice cause par certaines emanations. Meme !es phases precoces d'une alteration du metabolisme provoquee par un etat de Stress, diminuent !es possibilites d'une reaction de defense par la plante envers d'autres influences defavorables et augmentent !es risques d'apparition d'un degh. Par consequent, l'auteur redefinit Je domaine du degß.t «latent», qui englobe toutes

!es formes de prejudices (reactions physiologiques reversibles ou non) et de sensibilite accrue imperceptibles par l'oeil.

L'auteur cite quelques exemples de troubles physiologiques du domaine des deghs «latents» chez !es essences forestieres. Ainsi l'action des gaz SO2 (0,05 ppm S02

~

0,14 mg SO2/m3 ) exercee pendant plusieurs mois sur des epiceas, altere la capacite tampon des aiguilles (fig. 1) et augmente l'activice de l'enzyme peroxydase de desintoxication (tabl. 1). La fig. 2 illustre le deroulement de l'activacion de cette enzyme chez !es aiguilles de sapins exposes aux gaz durant l'hiver. La fig. 3 et la tab. 2 traduisent bien l'alteracion de Ja photosynthese par l'action de faibles concen- trations exercees pendant plusieurs semaines, d'une part chez Je pin par des gaz SO2 et d'autre part chez le bouleau par des pous- sieres de CaF2. La tab. 3 contient des indications sur l'alteration du pouvoir germinatif du pellen chez des sapins blancs exposes durant l'hiver a des concentrations basses de SO2. Ces resultats sont un avertissement de Ja necessite de reduire !es emissions

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