title: Schwermetalltoleranz von Bryophyten und die mögliche Aufnahme und Akkumulierung über das Rhizoid
Creators: name: Oswald, Georg Clemens
Publisher: name: :none
Year: 2019

description: Schwermetalle sind natürlich vorkommende Elemente, welche in verschiedenen Gebieten der Erde im Gestein oder im Boden vorkommen (Prasad und Hagemeyer 1999). Viele von ihnen sind in geringen Mengen als Spurenelemente für die Zellfunktion notwendig. Sie sind jedoch in großen Mengen toxisch. Durch einen Überschuss werden Zellfunktionen geblockt oder sie führen durch eine antagonistische Wirkung zu vorgetäuschten Mangelerscheinungen. Diese und andere Wirkungen von Schwermetallen können zu nachhaltigen Störungen der Zellfunktion führen und damit auch den Menschen schaden (Stottmeister 2003). Neben den essentiellen Spurenelementen gibt es Schwermetalle, welche nicht essentiell sind und für keine zellphysiologischen Vorgänge benötigt werden. Dazu gehören zum Beispiel Cd, Hg, As, Pb, Tl oder U welche besonders toxisch für Organismen sind (Alloway 1999). Der Großteil der Schwermetalle gelangt durch anthropogene Aktivitäten in die Umwelt, insbesondere seit Beginn der Industrialisierung Anfang des 20. Jahrhunderts (Krachler 2010). Um die Schwermetallkonzentration in der Umwelt zu messen, werden hauptsächlich Moose verwendet, denn diese sind durch einige Eigenschaft für das Monitoring von Schwermetallen sehr gut geeignet. Moose nehmen Wasser und Nährstoffe fast ausschließlich direkt über die Atmosphäre auf. Das wird durch eine sehr dünne oder nicht vorhandene Cuticula möglich, weshalb Ionen direkt von den Zellwänden aufgenommen werden können. Die Aufnahme von Ionen ist passiv und ist deshalb unabhängig vom Stoffwechsel. Die dichte Beblätterung von Moosen ist ebenfalls gut geeignet um die Luft zu filtern und durch ihre jährlichen Zuwächse lassen sich gemessene Schwermetallkonzentrationen zeitlich zuzuordnen (Umweltbundesamt 2015). In Europa kommt es seit 1990 in fünf-Jahresabständen zu einer flächendeckenden Datenerhebung mittels Moosen. Ab 2005 wurde zusätzlich die Stickstoffanreicherung in Moosen gemessen (Harmens et al. 2013). In Österreich werden für die Auswertung die Moose Pleurozium schreberi, Hylocomium splendens, Hypnum cupressiforme, Abietinella abietina und Scleropodium purum verwendet (Umweltbundesamt 2015). Es gibt aber auch weitere Moose, welche für Schwermetalldepositionsmessungen verwendet werden können (Frahm 1998). Deren Aufnahmefähigkeit von Schwermetallen ist dabei von vielen Faktoren, wie Alter der Pflanze, Verfügbarkeit des Elements, Klima, Topographie, Geologie und den edaphischen und hydrologischen Bedingungen, und natürlich auch von der Art des Mooses und dessen Morphologie abhängig. Damit ein Moos als Bioindikator verwendet werden kann, braucht es detailliertes Wissen über die jeweilige Art und wie diese auf spezifische Schwermetalle reagiert (Jorma 2015). In dieser Diplomarbeit soll weiteres Wissen hierfür generiert werden. Ziel der Arbeit ist die Auswirkungen von Kupfer, Cadmium und Zink auf Mielichhoferia elongata, Plagiomnium affine, Pohila drummondii, Pleurozium schreberi und Physcomitrella patens zu untersuchen. Zusätzlich soll geklärt werden, ob durch die Isolation des Rhizoms bei P. drummondii, M. elongata und P. patens die Toleranz verändert wird. Alle Moose wurden dafür 24 Stunden den Schwermetalllösungen Kupfersulfat, Cadmiumsulfat und Nickelsulfat ausgesetzt. Dabei wurden Konzentrationen von 0,001 mM bis 100 mM verwendet. Danach wurden die Proben in eine Zuckerlösung gegeben und anschließend auf ihre Plasmolysefähigkeit unter dem Mikroskop beobachtet. Durch die Plasmolyse und die genaue Analyse der Zellen, insbesondere der Chloroplasten und Zellwände, wurde festgestellt, ab welcher Konzentration die Schwermetalle für die verschiedenen Arten schädlich, beziehungsweise tödlich sind. Durch die Auswertung der Daten wurden folgende Fragen beantwortet: 1. Wie wirken sich welche Schwermetalllösungen auf die unterschiedlichen Moose und ihre Zellen aus - gibt es Unterschiede in der Toxizität? 2. Sind Biomonitoring Moose und Indikatormoose, toleranter gegenüber Kupfersulfat, Nickelsulfat und Cadmiumsulfat als andere Moose? 3. Ändert die Isolierung der Rhizoide die Toleranzgrenze gegenüber Schwermetallen bei P. drummondii, M. elongata und P. patens?