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14. April 2012

Zweitkarriere Spürnase

Mit Moosen wollen Wissenschaftler die Luftschadstoff-Überwachung billiger und besser machen.

  1. Unter Luftschadstoff-Jägern geschätzt wegen der vielen, kleinen Blätter und wenigen Wurzeln: Moos. Foto: wikipedia

  2. Foto: dpa

  3. Sphagnum Moos Foto: University of Santiago de Compostela

Moose sind fleißige und vergleichsweise billige Schadstoffsammler. Sie bieten mit ihren vielen kleinen Blättchen und deren oft zerklüfteten und durchlöcherten Oberfläche Schwermetallen, radioaktiven Substanzen und anderen Schadstoffen aus der Luft viele Gelegenheiten und Orte, um hängen zu bleiben.

Eine gefragte Eigenschaft. Schon seit 1996 fordert die Europäische Union (EU) von ihren Mitgliedsländern schließlich, die Luftverschmutzungen über dem heimischen Territorium kontinuierlich und gründlich zu überwachen. Seit vier Jahren müssen nicht nur Stick- und Schwefeloxide, sondern auch Schwermetalle wie Cadmium, Blei und Nickel in der Luft stetig nachgewiesen werden.

Und eine Eigenschaft, die man sich deshalb zunutze machen kann. Schon vor längerer Zeit kamen Wissenschaftler an der spanischen Universität in Santiago de Compostela auf die Idee, die teuren technischen Schwermetallsammelgeräte durch billige natürliche Konkurrenten zu ersetzen und bei diesem Schadstoff-Monitoring auf Torf- oder Schlafmoose als Bio-Indikatoren zu setzen.

Bisher, so beschreibt es Ralf Reski, Inhaber des Lehrstuhls für Pflanzenbiotechnologie an der Universität Freiburg, sammelten seine spanischen Kollegen zu diesem Zweck ihre Torfmoose in der Wildnis ein, packten sie in kleine Säckchen und hängten diese als Schadstofffalle auf. In dem später zerschredderten Moos lässt sich dann leicht im Labor messen, was in der Zwischenzeit an Schadstoffen an den Pflanzen hängengeblieben ist.

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In Zukunft soll nun Reski helfen, die Bio-Indikatoren in ihren Mitteln und Möglichkeiten weiter auf Augenhöhe zur technischen Konkurrenz zu bringen. Reski, für den die Moose die Lieblingsforschungspflanzen darstellen, wird für die Spanier, so der Plan, mit molekularbiologischen Tricks die zu diesem Zweck beste aller möglichen Moosarten finden. Und noch wichtiger: Statt weiter im Wald zusammengeklaubt zu werden, sollen die Moose demnächst aus Reskis Bioreaktoren als Zuchtpflanzen kommen.

Der Wissenschaftler ist nicht der einzige, der bei dem Projekt groß einsteigt: Insgesamt fünf mittelständische Unternehmen sowie fünf akademische Partner wollen dem Moos eine Karriere als biologisches Messinstrument ermöglichen. Mossclone ("Moos-Klon") nennt sich ihr Konsortium, in das nun auch die Europäische Gemeinschaft investiert. Über drei Jahre wird in Zukunft das EU-Programm "Öko-Innovation" insgesamt 3,5 Millionen Euro Fördergeld beisteuern. 433 Millionen werden insgesamt zwischen 2007 und 2013 ausgeschüttet.

Sobald es die beste aller möglichen Bioindikatoren-Moose entdeckt hat, will das Team des 53-jährigen Freiburger Wissenschaftlers unter kontrollierten Laborbedingungen große Mengen einer Torfmoosart anzüchten. In großen Rührkesseln werden demnächst die Mooskeimlinge in einem Bad mit nährstoffhaltiger Flüssigkeit vermehrt und großgezogen. Diese Massenproduktion hat neben den ersparten Waldbesuchen einen weiteren Vorteil: Weil alle Pflanzen ursprünglich aus einer einzigen Spore hochgezüchtet werden, entstehen lauter identische Moos-Kopien, die die Schwermetalle alle gleich gut – Fachleute sagen: "standardisiert" – aus der Luft aufnehmen können. Europaweit eingesetzt, liefern sie somit sehr gut vergleichbare Messergebnisse.

Die Moose bauen einen Teil der aus der Luft gefilterten Schwermetalle fest in ihre Biomasse ein, ein anderer Teil haftet nur lose an den Moosblättern, lagert also auf. Nur auf diesen Teil hat es Reskis Team abgesehen. Deshalb soll das eingesetzte Torfmoos auch nicht mehr leben, da die Pflanze auf diese Weise keine Schwermetalle einbauen kann. Deshalb werden die Torfmoose vor ihrem Einsatz abgetötet "Wir backen sie sozusagen im Ofen, bei etwa 120 Grad Celsius", sagt Reski. Ein weiterer Vorteil: Die Moose können in ihren Beuteln nicht weiter wachsen, was die Ergebnisse auch verfälschen würde.

Allerdings achten die Biologen darauf, die fürs Einfangen der Schwermetalle aus der Luft so günstige, fein verästelte Gestalt der Moose möglichst wenig zu beeinträchtigen. Bei der Aufzucht der grünen Bio-Indikatoren wird zudem Wert darauf gelegt, dass die Moose zu Lebzeiten nicht mit Schwermetallen in Kontakt kommen, denn das würde später die Messergebnisse verzerren.

Die im Ofen getrockneten Moospflänzchen sollen anschließend in luftdurchlässige Säckchen verfüllt werden, die etwa so groß wie zwei Teebeutel sind. Diese werden voraussichtlich ab dem Frühjahr 2013 an verschiedenen europäischen Standorten in Messstationen aufgehängt. Dort müssen sie dann beweisen, wie gut sie in der Praxis imstande sind, Schadstoffe aus der Luft zu akkumulieren, also einzusammeln. "Wir werden Methoden der Molekularbiologie und Materialwissenschaften mit denen der Ökologie und Bionik verbinden", sagt Ralf Reski, der momentan eine Lehrauszeit am Forschungskolleg FRIAS der Universität Freiburg genießt und sich vermehrt der Forschung widmen kann.

Auf welche der sechs Torfmoos-Arten die Wahl der Biologen am Ende der Laborversuche fallen wird, ist noch offen. Eine bekannte Art ist das nahezu weltweit verbreitete Gewöhnliche oder Sumpf-Torfmoos (Sphagnum palustre). Wie auch immer die Wahl ausfällt, der Biologe Reski geht davon aus, dass seinen Moosen zusammen mit anderen Pflanzen eine Zweitkarriere an den Messstationen dieser Welt bevorsteht: "Natürlich können sie mit rein technischen, physikalischen Verfahren genauer messen als unsereins mit den Bioindikatoren", sagt der Wissenschaftler. "Aber sie können es kaum mit so wenig Aufwand, zu einem ähnlich niedrigen Preis und für so viele Schadstoffen auf einmal machen."

Autor: Walter Schmidt und Michael Brendler