Botanische Raritäten auf giftigem Schutt

30. September 2016, 09:00
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Manchen Pflanzen gelingt es, sogar auf Minendeponien zu gedeihen. Wie sie sich gegen die toxische Wirkung von Metallen schützen, untersuchen Forscher der Universität Wien

Wien – Wer heutzutage von Hirschwang aus westwärts wandert, trifft auf eine adrette Wald- und Wiesenlandschaft. Im Norden erhebt sich das majestätische Rax-Massiv, davor der Sängerkogel. Vor ein paar hundert Jahren indes dürfte die Gegend nicht ganz so idyllisch ausgesehen haben. Das Gebiet war Industrieterrain. Zahlreiche Bergwerke lieferten wertvolle Erze, die gleich vor Ort verarbeitet wurden. Um die Feuer am Laufen zu halten, hatte man den umringenden Wald abgeholzt. Umweltzerstörung ist keine Erfindung der Moderne.

Der Erzreichtum der Gegend ist einer geologischen Besonderheit zu verdanken – der sogenannten Grauwackenzone, die hier wie auch an diversen anderen Stellen in den Alpen an die Oberfläche tritt. "Es ist nur ein ganz schmales Band", sagt Ingeborg Lang. Die recht buntgemischte Gesteinsschicht enthält allerdings viele Metallverbindungen, vor allem Eisen-, Mangan- und Kupfersalze, aber auch solche mit Blei und Arsen. Das hat Auswirkungen. Wo die Grauwackenzone ansteht, gedeihen oft nur bestimmte Pflanzenarten oder gar nichts, berichtet Lang. Der Hintergrund: Die Metalle haben Giftwirkung. Je höher die Konzentrationen, desto stärker. Doch manches Gewächs kommt damit erstaunlich gut klar.

Lang ist Biologin an der Universität Wien und befasst sich bereits seit Jahren mit der Metalltoleranz von Pflanzen. Eine überaus komplexe Thematik. "Wir kennen nur einen Bruchteil der Schutzmechanismen", betont sie. Das betroffene Grün ist zudem meist Mehrfachbelastungen ausgesetzt. An metallreichen Standorten kann auch Wassermangel herrschen, oder die Nährstoffe sind knapp. Wer also den Stoffwechsel der dort wachsenden Pflanzen verstehen will, muss sich auf ein physiologisches Puzzle einlassen.

Derartiges können Lang und ihre Kollegen im besagten Gebiet an der Rax unter Realbedingungen studieren. Am Fuß des Sängerkogels liegt der 860 Meter hohe Knappenberg. Bis 1903 war hier eine Erzmine in Betrieb, deren Abraum auf einer Halde am Hang deponiert wurde. Der Schutt bildet einen 70 Meter langen Streifen. Heute ist er von Nadelwald umgeben. Der Abraum selbst ist spärlich bewachsen. In der Mitte finden sich nur ein paar zarte Pflänzchen mit rötlichen Blättern, etwas Gras, Moos und Flechten. Offenbar kein guter Platz zum Leben.

Die Wiener Forscher haben vor kurzem eine detaillierte Erfassung der gesamten Vegetation durchgeführt, auf der Halde und in den umliegenden Bereichen. Sie fanden insgesamt 71 verschiedene Pflanzenspezies, darunter zehn Gehölze und 28 krautartige Gewächse. Eine beachtliche Vielfalt, gewiss, doch die Diversität ist auf dem Knappenberg sehr ungleich verteilt. Die meisten Arten dringen höchstens in die Randbereiche des Abraums vor. Im Wald dagegen ist die botanische Palette trotz Beschattung viel bunter. Vereinzelt wurde dort sogar die seltene Christrose (Helleborus niger) nachgewiesen.

Widrige Bedingungen

Um die genauen Ursachen des begrenzten Bewuchses zu erkennen, untersuchten die Wissenschafter auch die Bodenzusammensetzung sowie das im Haldenbereich vorherrschende Mikroklima. Der Abraum zeichnet sich demnach vor allem durch hohe Mengen an biologisch verfügbarem Kupfer und einen minimalen Humusgehalt aus. In der Mitte des Schuttstreifens können zudem extreme Temperaturen auftreten. Auf dem Boden wurde ein Maximalwert von 42,6 Grad Celsius gemessen, im angrenzenden Wald erreichte das Thermometer nur 26,3 Grad (vgl.: Science of the Total Environment, Bd. 563/564, S. 1037). Die Erhitzung ist offenbar eine Folge der starken Sonneneinstrahlung. Hanglage eben.

Den widrigen Bedingungen zum Trotz: Eine einzige Pflanzenspezies scheint sich auf dem toxischen Abraum richtig wohlzufühlen. Es ist Rumex acetosella, zu Deutsch der Kleine Sauerampfer. Ein typisches Pioniergewächs, welches viel aushalten kann, aber nicht unbedingt auf metallhaltige Böden spezialisiert ist, sagt Lang. Die meist nur wenige Zentimeter hohe Art kommt anderswo auch auf reinem Sand oder saurem Untergrund vor. Ihre Wurzeln können bis zu einen Meter tief ins Erdreich vordringen. Das sichert die Wasserversorgung in trockenen Zeiten.

Geheimnis in den Wurzeln

Auf dem Knappenberg profitiert der Kleine Sauerampfer vor allem von der Abwesenheit anderer Pflanzen. Inmitten des giftigen Schutts gibt's praktisch keine Konkurrenz. Das Geheimnis seiner Metalltoleranz liegt gleichwohl im Wurzelwerk. Das Gewächs schottet sich konsequent ab. Seine Zellen sind durch eine dicke Wachsschicht geschützt, und spezialisierte Enzyme, die Ionenpumpen, befördern toxische Metalle umgehend wieder hinaus. Giftiges kann erst gar nicht weiter in die Pflanze eindringen.

Eine etwas andere Strategie scheinen Moosarten wie Pohlia drummondii zu verfolgen. Auch solche haben die Forscher auf der Knappenberg-Halde gefunden. "Ihre Zellwände können die Metallionen offenbar wie ein Schwamm aufsaugen", sagt Lang. Dort werden die Schadstoffe dauerhaft eingelagert, ohne den Stoffwechsel zu beeinträchtigen.

Die Untersuchungen sind auch aus umweltschutztechnischen Gründen interessant. Die Bergbaubranche boomt, und infolge ihres Wachstums nimmt die Anzahl der Deponieflächen weltweit stetig zu. Liegt der Abraum offen, kann der Wind große Mengen giftigen Staubs verbreiten. Bewuchs könnte dies unterbinden. Sobald ein bisschen was wächst, entsteht Humus, und somit die Grundlage für mehr Vegetation, sagt Lang.

Diesen Prozess gelte es zu fördern. Lang: "Der Knappenberg ist ein gutes Modell für größere Halden." Mancher Abraum hierzulande sollte allerdings unter Naturschutz gestellt werden. Die dort gedeihenden Arten sind längst Raritäten. (Kurt de Swaaf, 30.9.2016)

  • Trotz widriger Vegetationsbedingungen fanden Forscher auf dem Knappenberg 71 Pflanzenspezies, darunter die Flechtenart Cladonia (oben) und den Kleinen Sauerampfer (unten).
    foto: wolfram adlassnig

    Trotz widriger Vegetationsbedingungen fanden Forscher auf dem Knappenberg 71 Pflanzenspezies, darunter die Flechtenart Cladonia (oben) und den Kleinen Sauerampfer (unten).

  • Artikelbild
    foto: stefan sassmann
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