Lexikon der Biologie: Bioindikatoren
Bioindikatoren [von *bio –, latein. indicare = anzeigen], Organismen oder Gemeinschaften von Organismen, bei denen eine Korrelation besteht zwischen dem Grad der Belastung der Umwelt (Umweltbelastung) mit bestimmten Schadstoffen und dem Ausmaß der Schadstoffeinlagerung, der physiologischen Beeinträchtigung oder gar Schädigung. Organismen, die Schadstoffe teilweise oder vollständig metabolisieren und in ihren Geweben anreichern, werden als Akkumulationsindikatoren bezeichnet. Werden Organismen durch Einwirkung der Schadstoffe in ihrer Entwicklung beeinträchtigt oder abgetötet, zählen sie zu den Reaktionsindikatoren. Häufig ist nicht zwischen den beiden Formen zu trennen, die außerdem weiter unterschieden werden: Zeigerorganismen dienen der Charakterisierung von Standorten, z. B. Pflanzen als Indikatoren für Fett- oder Magerwiesen (Bodenzeiger), Testorganismen fungieren als Indikatoren im Labormaßstab und Monitororganismen zur quantitativen und qualitativen Schadstofferfassung und -überwachung in einem Ökosystem, wobei diese entweder bereits an dem Standort existieren oder unter standardisierten Bedingungen eingebracht werden. Kieselalgen sind typische Reaktionsindikatoren, deren Artenzusammensetzung für die Erfassung des Zustands von Gewässern (Gütegliederung der Fließgewässer, Saprobiensystem) genutzt wird. Aale könnten ebenfalls zur Qualitätskontrolle von Wasser herangezogen werden, da sie bei einer Belastung mit Cadmium oder Cyaniden mit einer Verlangsamung ihres Herzschlags reagieren, während Trichlorethylen (Chlorkohlenwasserstoffe) zu einer Beschleunigung führt. Reaktionsindikatoren für Laboruntersuchungen sind z. B. Blattfußkrebse der Gattung Daphnia (Wasserflöhe) oder Grünalgen der Gattung Scenedesmus (Scenedesmaceae). Vögel sind wegen ihrer Stellung in der Nahrungskette gute Akkumulationsindikatoren für persistente Schadstoffe (z. B. Chlorkohlenwasserstoffe), die sie im Fettgewebe und Dotter anreichern. Muscheln lagern Schwermetalle in ihren Schalen ab und speichern organische Verbindungen in ihren Weichteilen. Die Analyse der verschiedenen, nach und nach abgelagerten Schichten der Schale ermöglicht die zeitlich gestaffelte Erfassung von Schwermetallbelastungen. Bei schnell wachsenden Muscheln ist eine Erfassung im Tagesabstand möglich, langsam wachsende und langlebige Arten ermöglichen dagegen eine Analyse über längere Zeiträume. Auch Vorderkiemerschnecken werden als Bioindikatoren eingesetzt ( vgl. Infobox ). Moose dienen schon lange als Bioindikatoren, vor allem Torfmoose, die keine Wurzeln haben und daher Nährstoffe – sowie Schwermetalle – aus der Luft und dem Regenwasser aufnehmen ( vgl. Infobox ). – Zur Bioindikation von Luftverunreinigungen (Luftverschmutzung) sind in den letzten Jahren häufig Flechten herangezogen worden. Die meisten epiphytischen Flechten sind relativ empfindlich gegenüber den weit verbreiteten sauren Luftverunreinigungen (saurer Niederschlag), was eine Verarmung der Flechtenflora an den Bäumen in luftverschmutzten Gebieten zur Folge hat (Flechtenwüste). Die einzelnen Arten sind unterschiedlich stark sensitiv. Aus dem Auftreten bzw. Verschwinden bestimmter Arten, ihrem Entwicklungszustand, ihrer Frequenz sowie der Artenzahl lassen sich Rückschlüsse auf die relative Belastung mit Luftverunreinigungen ziehen, ebenso aus dem numerischen Wert des sog. Index of Atmospheric Purity (IAP), der mehrere Kriterien berücksichtigt. Neuerdings (Mitte der 90er Jahre) wird nach den Richtlinien des Vereins Deutscher Ingenieure statt dessen der Luftgütewert (LGW) ermittelt, der sich lediglich aus der Frequenzsumme der vorhandenen Arten ergibt (Frequenzmethode). Bis in die 80er Jahre war SO2 (Schwefeldioxid) in der Regel der für den Flechtenrückgang maßgebliche Schadstoff. Die Bioindikation war daher sehr stark auf SO2 ausgerichtet. Eine in England erarbeitete Bioindikations-Methode verwendete erfolgreich Indikatorarten, deren Verschwinden das Überschreiten bestimmter mittlerer SO2-Belastungen anzeigte. Mit der in jüngerer Zeit erheblichen Minderung der SO2-Belastung ist eine einseitig auf dieses Gas ausgerichtete Interpretation nicht mehr vertretbar. Flechtenkartierungsdaten (nach der VDI-Methode) lassen sich am besten mit der Belastung mit SO2, NOx (Stickoxide), Staub und Schwermetallen korrelieren. Bei allen Kartierungen sind zur Standardisierung mehrere Kautelen zu beachten, da z. B. Standortsfaktoren, wie pH-Wert und Pufferkapazität des Substrats, oder klimatische Faktoren die Resistenz der Flechten und damit auch ihre Indikation beeinflussen. Neueste Untersuchungen zeigen, daß Daten von Flechtenkartierungen eine enge Beziehung zum Risiko, an Lungenkrebs zu sterben, erkennen lassen. Durch ihre sehr große Fähigkeit, Ionen aus ihrer Umgebung aufzunehmen und in ihren Lagern anzureichern, enthalten Flechten in Städten und Industriegebieten hohe Gehalte an Schwermetallen und anderen Elementen. Die Korrelation mit bestimmten Immissionswerten ist jedoch problematisch. Akkumulierung, Anreicherungsfaktor, Bioindikation, Biomonitoring, Rauchgasschäden; Flechten I .
V.W./K.-J.G./M.B./A.Se.
Lit.: Frahm, J.P.: Moose als Bioindikatoren. Heidelberg, Wiesbaden 1998. Herzig, R., Urech, M.: Flechten als Bioindikatoren. Stuttgart 1991. Kohler, A., Arndt, U. (Hrsg.): Bioindikatoren für Umweltbelastungen. Neue Aspekte und Entwicklungen. Weikersheim 1992. Schubert, R. (Hrsg.): Bioindikation in terrestrischen Ökosystemen. Jena 21992. Stetzka, K.M.: Die Waldbodenvegetation als Bioindikator für Umweltbelastungen. Stuttgart 1994. Zierdt, M.: Umweltmonitoring mit natürlichen Indikatoren. Pflanzen, Boden, Wasser, Luft. Berlin – Heidelberg 1997.
Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.