The effects of air pollutants on forest trees from a plant physiological view / Die Auswirkungen gasförmiger Luftverunreinigungen auf Waldbäume aus pflanzenphysiologischer Sicht

Focusing on the gaseous air pollutants SO₂, NO₂, O₃ and HF, changes of physiological and biochemical parameters of the plant cell as possible explanations for the current forest diseases are summarized. Structural changes of foliar and needle surfaces are first described as these are primary targets for these gases. The mechanisms underlying the uptake of a gaseous pollutant into the plant together with the factors that influence this uptake are described. Wind speed, the permeability of the cuticle and the stomatal aperture are mainly influencing the pollutant uptake. The stomatal aperture does not only respond to secondary factors but also to the pollutant itself. After having entered the plant interior, a pollutant or its reaction products may change several physiological or biochemical processes of the cell. As an overall toxicity parameter in this article, the general effects of acids, the formation of free radicals and the mechanisms for their detoxification, respectively and the destruction of the membrane system of the cell are characterized. By measuring physiological, biochemical and chemical parameters and by combining the parameters to form a chain of facts based upon each other, it should be possible to elucidate the causes of the pollutant damage to a plant. Im Zusammenhang mit der Frage nach den Ursachen der neuartigen Waldschäden wird ein kurzer Überblick über mögliche Veränderungen physiologischer und biochemischer Parameter der pflanzlichen Zelle gegeben, die durch die gasförmigen Luftschadstoffe SO₂, NO₂, O₃ und HF hervorgerufen werden können. Zunächst werden die destruktiven Wirkungen dieser Schadstoffe auf die kutikulären Schichten der Nadel-bzw. Blattoberflächen beschrieben, die als primäre Angriffspunkte für diese Schadgase gelten. Erläutert werden ferner die Mechanismen der Schadgasaufnahme in die Pflanze und die Faktoren, von denen die Gasaufnahme abhängt. Bestimmende Größen für die Gasaufnahme sind u. a. die Windgeschwindigkeit, die Gasdurchlässigkeit der Kutikula und das Öffnungsverhalten der Stomata, das seinerseits Beeinflussungen durch die Schadstoffe selbst unterliegt. Nach Eindringen der Schadgase bzw. deren Folgeprodukte in die Nadel-oder Blattzelle reagieren eine Vielzahl von Stoffwechselprozessen mit Veränderungen, die schadsgasspezifisch oder -unspezifisch sein können. Als übergeordnete Toxizitätsparameter werden davon die generelle Säurewirkung saurer Schadgase wie SO₂ und NO₂, die Bildung und die Entgiftungsreaktionen