Stickstoffgehalte in der Blattflechte Parmelia sulcata als Indikator atmosphärischer Stickstoffeinträge in einer Großstadt am Beispiel Düsseldorf

• Dr. Norbert J. Stapper
• Dr. Isabelle Franzen-Reuter
• Prof. Dr. Jan-Peter Frahm

Flechten sind Doppelorganismen aus Algen und einem für die jeweilige "Art" spezifischen Pilz, die in einer "Hungersymbiose" zusammen leben, die ein sehr empfindliches Gleichgewicht darstellt. Im Gegensatz zu Höheren Pflanzen, die über eine oberflächliche Schutzschicht ("Cuticula") verfügen, sind Flechten wechselfeuchte Organismen, die Wasser über ihre gesamte Oberfläche aufnehmen, die darin gelösten Nähr- und Schadstoffe akkumulieren und folglich sehr empfindlich auf Luftschadstoffe reagieren. Insbesondere epiphytische, das sind z. B. auf Baumrinde oder -borke lebende Flechten, werden seit Jahr zehnten als Monitororganismen für die Bioindikation von Luftverschmutzungen in Ballungsräumen verwendet (Nylander 1866; Hawksworth & Rose 1970; Herzig et al. 1987; Kirschbaum & Windisch 1995, Vorbeck & Windisch 2002; Franzen-Reuter & Stapper 2003). Seit Anfang der 1990er Jahre hat die Anzahl epiphytischer Flechten infolge gesunkener Schwefeldioxidimmissionen z. B. in den Großstädten an Rhein und Ruhr erheblich zugenommen, wodurch hinsichtlich ihrer Einzelwirkung schwächere Störgrößen mit Flechten als Bioindikatoren ortsaufgelöst dargestellt werden können. Die derzeit wirksamste Komponente sind luftgetragene Stickstoffverbindungen, die vornehmlich aus dem Straßenverkehr (überwiegend verschiedene Stickstoffoxide, "NO_X", aber auch Ammoniak; Cape et al. 2004) und der Landwirtschaft (überwiegend Ammoniak und verwandte Substanzen mit reduziertem Stickstoff) stammen und nährstofftolerante, nitrophytische Arten begünstigen (Van Herk 1999; Franzen-Reuter & Stapper 2003). So sind es insbesondere die Eutrophierungszeiger unter den epiphytischen Flechten, die in den vergangenen Jahren die Ruhrgebietsstädte wiederbesiedelt haben (Stapper et al. 2000; Franzen 2001; Franzen-Reuter & Stapper 2003). Im Auftrag des Umweltamtes der Landeshauptstadt Düsseldorf wurde 2003 eine immissionsbezogene Kartierung epiphytischer Flechten und Moose im gesamten Stadtgebiet von Düsseldorf durchgeführt (Stapper & Kricke 2004a). Im Gegensatz zur ersten Flechtenkartierung im Jahr 1979 (Knabe 1981) mit nur vier gegenüber sauren Luftschadstoffen hoch resistenten Flechtenarten wurden 2003 insgesamt 76 epiphytische Flechtenarten nachgewiesen. Heute hebt sich das Stadtzentrum hinsichtlich der immissionsökologischen Bewertung viel deutlicher als 1979 von den Vororten ab. Als Ursachen dafür werden sowohl die in der Innenstadt höhere Belastung mit Luftschadstoffen als auch die negativen Effekte des Stadtklimas angesehen (Stapper & Kricke 2004b). Ebenso wie in München (Vorbeck & Windisch 2001) erweisen sich auch in Düsseldorf bestimmte, meist nitrophytische Flechten als tolerant gegenüber hoher Verkehrsbelastung, was sogleich die Frage nach ihrer Toleranz gegenüber Stickstoffoxiden aufwirft. Die Bioindikation atmosphärischer Stickstoffeinträge beschränkt sich bisher überwiegend auf den Nachweis landwirtschaftlich bedingter Ammoniakimmissionen anhand von Zeigerarten (van Dobben 1996, Van Herk 1999). Neben den Veränderungen der Epiphytenvegetation und der Zunahme nitrophytischer Arten als Folge langfristiger Stickstoffeinträge gilt auch der Gesamtgehalt an Stickstoff (N) in pflanzlichem Gewebe als geeignetes Kriterium zur Bioindikation eutrophierender N-Belastungen. So wurden mit Hilfe von N-Gehalten in Kiefernadeln (Huhn & Schulz 1996), Moosen (Mohr 1999, Pitcairn et al. 1998, 2001, 2003, Solga et al. 2005) oder Flechten (Bruteig 1993, Søchting 1995, Hyvärinen & Crittenden 1998, Gombert et al. 2003) differenzierte räumliche Verteilungsmuster der N-Deposition nachgewiesen. Mit Blick auf die Bioindikation atmosphärischer Stickstoffeinträge innerhalb einer Großstadt wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob die Verkehrsbelastung am Baumstandort den Gesamtstickstoffgehalt in der Blattflechte Parmelia sulcata beeinflusst. Praktische Gründe sprechen für die Verwendung dieser Flechte, da sie auch an hochbelasteten Standorten in Düsseldorf noch in einer für die Untersuchung ausreichenden Menge vorkommt. Sie ist leicht zu handhaben und ermöglicht statistisch auswertbare Unterschiede der zu messenden Größe (Arndt et al. 1987).