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Ozon und Biodiversität

Projekt

Sichtbare Ozonschäden bei Wildpflanzen (c) Thünen-Institut/BD
Sichtbare Ozonschäden bei Wildpflanzen (© Thünen-Institut/BD)

Flächenhafte Bewertung der Auswirkung von bodennahem Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme

Unter den Spurengasen in der Atmosphäre ist Ozon ein hoch phytotoxischer Luftschadstoff, dessen Konzentration weiter ansteigt. Der Einfluss von Ozon auf die Biodiversität  und Ökosystemdienstleistungen ist jedoch weitgehend unbekannt.  Wir untersuchen die Auswirkungen von Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme  in Form von Experimenten, Literaturstudien sowie mit Hilfe von Modellierungs- und Kartierungsansätzen. Die Ergebnisse liefern die Grundlagen für eine nationale Risikoabschätzung sowie für die Festlegung der kritischen Belastungswerte für Ozon zum Schutz der Vegetation.

Hintergrund und Zielsetzung

In einem Verbundprojekt unter Beteiligung von Forschungspartnern der Universitäten Gießen und München sowie TNO (Utrecht/NL) werden die Auswirkungen von Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme in Form einer Literaturstudie sowie mit Hilfe von Modellierungs- und Kartierungsansätzen untersucht. Konzentrations- und flussbasierte Ansätze zur Beurteilung des Ozonrisikos für Gefäßpflanzen bezüglich ihrer Anwendbarkeit und Aussagekraft werden verglichen und bestehende Unsicherheiten in den Modellen analysiert. Das Projekt soll eine Antwort auf die Frage geben, ob die derzeit vorliegenden Methoden der Wirkungsbewertung troposphärischen Ozons für eine Beurteilung der Wirkungen auf die Biodiversität ausreichend sind.

Vorgehensweise

Das Verbundprojekt ist in mehrere Teilstudien untergliedert:

i) Literaturstudie zum gegenwärtigen Kenntnistand zu Wirkungen von Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme,

ii) Flächenhafte Modellierung und Kartierung des Ozonrisikos für die Vegetation in Deutschland,

iii) Lokale Beurteilung des Ozonrisikos für unterschiedliche Vegetationstypen,

iv) Validierung und Eingrenzung von Unsicherheiten,

v) Schlussfolgerungen und Empfehlungen

Ergebnisse

Die Studie enthält Informationen über die Ozonempfindlichkeit von 343 Sorten von 53 Kulturpflanzenarten, von 298 krautigen Wildpflanzenarten und von 164 Holzpflanzenarten. Über die Hälfte der untersuchten Wildpflanzen- und Gehölzpflanzenarten müssen als ozonempfindlich eingestuft werden, darunter viele heimische Arten. In Pflanzengemeinschaften können Konkurrenzbeziehungen zwischen Arten derart beeinträchtigt werden, dass ozonempfindliche Arten zurückgedrängt werden. Die Studie verdeutlicht, dass Ozon indirekt über die Wirkung auf die Vegetation wichtige Funktionen naturnaher Ökosysteme beeinflusst. Zum Beispiel führen Verschiebungen von Blühzeitpunkten und Zersetzung chemischer Signalstoffe durch Ozon dazu, dass das Anlocken von Bestäubern gestört wird. Ozon vermindert die Senkenkapazität für Kohlenstoff und verändert Bodenfunktionen und den Wasserhaushalt in Ökosystemen. Demnach stellt Ozon gegenwärtig ein bedeutendes Risiko für die terrestrische Biodiversität und für ökologische Dienstleistungen dar, so das Fazit der Studie.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner


Geldgeber

  • Umweltbundesamt (UBA)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

1.2012 - 12.2014

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 12

  1. Bender J, Bergmann E, Weigel H-J, Grünhage L, Schröder M, Builtjes PJH, Schaap M, Kranenburg R, Wichink Kruit RJ, Stern R, Baumgarten M, Matyssek R (2015) Anwendung und Überprüfung neuer Methoden zur flächenhaften Bewertung der Auswirkung von bodennahem Ozon auf die Biodiversität terrestrischer Ökosysteme : Teil 1. Dessau: UBA, 283 p, Texte UBA 70
  2. Bergmann E, Bender J, Weigel H-J (2015) Assessment of the impacts of ozone on biodiversity in terrestrial ecosystems: Literature review and analysis of methods and uncertainties in current risk assessment approaches : Part II: literature review of the current state of knowledge on the impact of ozone on biodiversity in terrestrial ecosystems. Dessau: Umweltbundesamt, 137 p, Texte UBA 71
  3. Weigel H-J, Bergmann E, Bender J (2015) Plant-mediated ecosystem effects of tropospheric ozone. Progress in botany 76:395-438, DOI:10.1007/978-3-319-08807-5_15
  4. Mills G, Wagg S, Harmens H, Bender J, Bergmann E (2013) Effects of ozone on ecological processes and supporting ecosystem services. In: Mills G, Wagg S, Harmens H (eds) Ozone pollution : impacts on ecosystem services and biodiversity ; Report prepared by the ICP Vegetation ; April 2013. Bangor: Centre for Ecology and Hydrology, pp 17-24
  5. Mills G, Bender J, Bergmann E, Gonzalez-Fernandez I, Gerosa G, Bermejo V, Marzuoli R, Calvete-Sogo H, Finco A, Garcia-Gomez H, Alonso R (2013) Impacts of ozone on biodiversity. In: Mills G, Wagg S, Harmens H (eds) Ozone pollution : impacts on ecosystem services and biodiversity ; Report prepared by the ICP Vegetation ; April 2013. Bangor: Centre for Ecology and Hydrology, pp 31-42
  6. Mills G, Wagg S, Harmens H, Jones L, Simpson D, Büker P, Emberson L, Power SA,, Sitch S, Bergmann E, Bender J (2013) Impacts of ozone on regulating services. In: Mills G, Wagg S, Harmens H (eds) Ozone pollution : impacts on ecosystem services and biodiversity ; Report prepared by the ICP Vegetation ; April 2013. Bangor: Centre for Ecology and Hydrology, pp 43-52
  7. Grünhage L, Pleijel H, Mills G, Bender J, Danielsson H, Lehmann Y, Castell JF, Betheno O (2012) Updated stomatal flux and flux-effect models for wheat for quantifying effects of ozone on grain yield, grain mass and protein yield. Environ Pollut 165:147-157, DOI:10.1016/j.envpol.2012.02.026
  8. Grünhage L, Bender J, Jäger H-J, Matyssek R, Weigel H-J (2011) Beurteilungswerte für Ozon zum Schutz der Vegetation. Gefahrstoffe Reinhaltung Luft 71(3):79-89
  9. Weigel H-J, Dauber J, Bender J (2011) Bodennahes Ozon - eine Gefahr für die biologische Vielfalt. Gefahrstoffe Reinhaltung Luft 71(3):98-102
  10. Schrader S, Bender J, Weigel H-J (2009) Ozone exposure of field-grown winter wheat affects soil mesofauna in the rhizosphere. Environ Pollut 157(12):3357-3362, DOI:10.1016/j.envpol.2009.06.031
  11. Bender J, Muntifering RB, Lin JC, Weigel H-J (2006) Growth and nutritive quality of Poa pratensis as influenced by ozone and competition. Environ Pollut 142(1):109-115, DOI:10.1016/j.envpol.2005.09.012
  12. Bender J, Bergmann E, Weigel H-J (2006) Responses of biomass production and reproductive development to ozone exposure differ between European wild plant species. Water Air Soil Pollut 176(1-4):253-267