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Toxicity of anthropogenic multi-stressed soils under a global warming perspective

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Giftige Böden und die Auswirkungen des Klimawandels

Nur wenn untersucht wird, wie sich der Klimawandel auf die bereits durch menschliche Aktivitäten belasteten Böden auswirken könnte, lässt sich herausfinden, wie stark diese empfindlichen Bereiche tatsächlich betroffen sein werden. Im Projekt GLOBALTOX wollte man feststellen, wie sich die die Toxizität mehrfach belasteter Böden im Kontext der aktuellen globalen Erwärmung verhält.

Lebensmittel und natürliche Ressourcen

Der Klimawandel könnte die biotischen Komponenten (lebende Organismen) terrestrischer Ökosysteme schädigen und die abiotischen verändern. Noch schlimmer könnte die Lage in Systemen aussehen, die mehreren Arten von Umwelt- und menschengemachten Belastungen gleichzeitig ausgesetzt sind, wie bei anthropogen kontaminierten Böden. Die Wirkung giftiger Schadstoffe könnte sich je nach den vorherrschenden Klimabedingungen sogar noch steigern und so zusätzliche Belastung aufbauen und möglicherweise weitere Degradierung zur Folge haben. Das EU-Projekt GLOBALTOX hat sich damit beschäftigt, wie sensibel verschiedene wirbellose im Boden lebende Arten auf Veränderungen in den Böden reagieren, die durch einzelne Klimafaktoren ausgelöst werden: Lufttemperatur, Bodenfeuchtigkeit, CO2-Konzentration in der Atmosphäre und UV-Strahlung. Um zusätzlich herauszufinden, inwiefern die Toxizität in verschiedenen Szenarien des Klimawandels beeinflusst wird, wurden Kombinationen mehrerer Klimafaktoren simuliert, wobei die wirbellosen Bodentiere als Bioindikatoren dienten. Die Umwelt wird nachgeahmt Das Team sammelte natürliche Feldböden, die von anthropogener Umweltvergiftung durch Metalle aus einem ehemaligen Bergbaugebiet in Portugal betroffen waren, und aus einem ehemaligen landwirtschaftlich genutzten Gebiet, das jahrelang mit chemischen Abfällen aus einem nahegelegenen Industriekomplex verseucht worden war. Diese Bodenproben wurden in die Labore der Universität Aveiro gebracht, wo sie vor ihrer Verwendung in den Experimenten zunächst luftgetrocknet und bei 4 °C gelagert wurden. Als Umgebung für die Böden baute das Team Kombinationen verschiedener Klimafaktoren nach und griff dabei auf Vorhersagen möglicher Emissionsszenarien des Weltklimarats (IPCC) zurück. Dann wurden Veränderungen in den wichtigsten Bodenparametern gemessen: pH-Wert, organischer Anteil, Nährstoffkreislauf, Metallgehalt, Mikrobengemeinschaft. Um die möglichen Auswirkungen auf der Ebene von Organismen und Populationen zu verstehen, wurden wirbellose Bodentiere genutzt. Diese Arten wurden ausgewählt, weil sie für das einwandfreie Funktionieren terrestrischer Ökosysteme eine entscheidende Rolle spielen. Die Forscher betrachteten die Überlebens- und Reproduktionsrate sowie Vermeidungsverhalten bei kontaminierten Böden und maßen den Metallgehalt im Körper, enzymatische Biomarker und Veränderungen in der Genexpression der Organismen. „In der ersten Phase haben wir nach den Wirkungen gesucht, die durch Veränderungen in einzelnen Klimafaktoren hervorgerufen werden, um dann jedem Klimafaktor seine spezifische Wirkung zuordnen zu können“, erklärt Dr. María Nazaret González Alcaraz, Marie-Curie-Stipendiatin im Projekt GLOBALTOX. „In der zweiten Phase haben wir dann mehrere Klimafaktoren kombiniert, um die gesamten klimatischen Umweltbedingungen realistischer simulieren zu können.“ Unterstützung für die wissenschaftliche Gemeinschaft Das Team fand heraus, dass die für das Jahr 2100 vorhergesagten Klimaszenarien das Verhalten von in mit Metall kontaminierten Böden lebenden Wirbellosen beeinflussen könnten. Besonders markant waren die Auswirkungen, wenn Trockenheit im Boden durch erhöhte Lufttemperatur noch intensiviert wurde. Weiterhin sind Böden mit hochsauren Bedingungen und hohem Metallgehalt mit am stärksten betroffen, da dort mehr toxische Wirkungen auftreten. Nach Aussage des Teams von GLOBALTOX werden hier erstmals in realistischen vorhergesagten Szenarien des Klimawandels mithilfe von Wirbellosen als Bioindikatoren die Risiken evaluiert, die Ökotoxizität für anthropogen mit Metall kontaminierte Böden mit sich bringt. „Unsere Ergebnisse könnten immensen Einfluss auf die Überwachung und die Bewirtschaftung anthropogen kontaminierter Böden im Kontext des Klimawandels haben“, so Dr. González Alcaraz. „Wir haben hier deutliche Belege dafür, dass die Erdtemperatur wie im Übereinkommen von Paris vereinbart nicht über 1,5 °C ansteigen sollte“, fügt sie hinzu. Noch werden die letzten Probenanalysen abgeschlossen und eine Veröffentlichung der Ergebnisse ist in Arbeit. Mittel- und langfristig will das Team dieselben Tests auch an anderen Arten kontaminierter Böden durchführen.

Schlüsselbegriffe

GLOBALTOX, Boden, Böden, Umwelt, Toxine, Giftstoffe, Experiment, Klimawandel

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