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Wirkungen Von UV-B-Strahlung Auf Pflanzen Und Tiere 2

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Wirkungen Von UV-B-Strahlung Auf Pflanzen Und Tiere 2 Wirkungen von UV-B-Strahlung auf Pflanzen und Tiere 2. Franz-Ruttner-Symposion Laufener Seminarbeiträge 3/88 Limnologische Station Seeon A kademie für Naturschutz und Landschaftspflege Wirkungen von UV-B-Strahlung auf Pflanzen und Tiere 2. Franz-Ruttner-Symposion am 11. Juni 1988 Veranstalter: Gesellschaft der Freunde und Förderer der Limnologischen Station Seeon der Ludwig-Maximilians-Universität München e.V. und der Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH München Tagungsleitung: Prof. Dr. O. Siebeck Limnologische Station Seeon des Zoologischen Instituts der Universität München Herausgeber: Akademie für Naturschutz und Landschaftspflege D-8229 Laufen/Salzach, Postf. 1261 Tel. 0 8682/7097 in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. O. Siebeck Laufener Seminarbeiträge 3/88 — Juni 1989 Akademie für Naturschutz und Landschaftspflege ISSN 0175-0852 ISBN 3-924374-50-3 Schriftleitung und Redaktion: Dr. Notker Mallach Für die Einzelbeiträge zeichnen die jeweiligen Referenten verantwortlich. Die Herstellung von Vervielfältigungen — auch auszugsweise - aus den Veröffentlichungen der Akademie für Naturschutz und Landschaftspflege sowie deren Benutzung zur Herstellung anderer Veröffentlichungen bedürfen der schriftlichen Genehmigung. Programm des Symposions Freitag, den 10. Juni 1988 Anreise der Tagungsteilnehmer und Besichtigung der am 6. Juni 1988 vom Bayerischen Staatsminister für Wissenschaft und Kunst, Prof. Dr. W. Wild, eingeweihten Limnologischen Station Seeon des Zoo­ logischen Instituts der Ludwig-Maximilians-Universität München. Samstag, den 11. Juni 1988 Wissenschaftliche Veranstaltung im Tagungsraum des Gasthauses Gruber Alm, Seeon-Roitham. Prof. Dr. P. Fabian Das antarktische Ozonloch und die Ursachen seiner Entstehung. * Lehrstuhl für Bioklimatologie und Angew. Meteorologie der Universität München Dr. K. Dehne Zur Variation von Absolut- und Relativwerten der UV-Global- Deutscher Wetterdienst, strahlung. Meteorologisches Observatorium Hamburg Prof. Dr. J. Kiefer Biologische Wirkungen, Grundlagen, Meßgrößen, Einheiten. Strahlenzentrum der Justus-Liebig-Universität Gießen Dr. F. Zölzer UV-Wirkungen auf zellulärer Ebene. Strahlenzentrum der Justus-Liebig-Universität Gießen Prof. Dr. M. Tevini UV-Wirkungen auf Nutzpflanzen. Botanisches Institut II der Universität Karlsruhe Prof. Dr. W. Rau Die Wirkung von UV-B auf die photoperiodische Steuerung der Botanisches Institut der Blütenbildung. Universität München Dr. B. Traulich Detektion von UV-B-Strahlung durch Halobacterium halobium. Botansiches Institut I der Justus-Liebig-Universität Gießen Prof. Dr. D.-P. Häder Einfluß von UV-B-Strahlung auf die Photoorientierung von Fla­ Fachbereich Biologie der gellaten. Philips-Universität Marburg Prof. Dr. G. Döhler Wirkungen von UV-B-Strahlung auf den Stickstoffmetabolismus Botanisches Institut der von marinem Phytoplankton. Universität Frankfurt Prof. Dr. E. Wellmann Lichtabhängige Schutzmechanismen gegen UV-Schäden bei Biologisches Institut II der Pflanzen. Universität Freiburg Prof. Dr. O. Siebeck Gibt es bei Wassertieren unterschiedliche UV-Toleranzen in Ab­ Zoologisches Institut der hängigkeit von der UV-Strahlenbelastung des Lebensraumes? Universität München Herr Prof. Dr. Fabian war leider verhindert, am Symposion teilzunehmen, stellte aber dankenswerterweise sein Vortragsmanuskript zur Verfügung. Inhalt Seite Zusammenfassung des Symposions O. Siebeck 5/6 Begrüßung O. Siebeck 7 Das antarktische Ozonloch und die Ursachen seiner Enstehung P. Fabian 8-12 Zur Variation von Absolut- und Relativwerten der UV-Globalstrahlung K. Dehne 13-26 Biologische Wirkungen, Grundlagen, Meßgrößen, Einheiten J. Kiefer 27-31 UV-Wirkungen auf zellulärer Ebene F. Zölzer 32-37 UV-Wirkungen auf Nutzpflanzen M. Tevini J. Braun P. Grusemann J. Ros 38-52 Die Wirkungen von UV-B auf die photoperiodische W. Rau Steuerung der Blütenbildung H. Hofmann 53-61 Detektion von UV-B-Strahlung durch B. Traulich Halobacterium halobium G. Wagner 62-66 Einfluß von UV-B-Strahlung auf die Photoorientierung von Flagellaten D.-P. Häder 67-73 Wirkung von UV-B-Strahlung auf den Stickstoffmeta­ bolismus von marinem Phytoplankton G. Döhler 74-85 Lichtabhängige Schutzmechanismen gegen UV-B-Schäden bei Pflanzen E. Wellmann 86-91 Gibt es bei Wassertieren unterschiedliche UV-Toleranzen in Abhängigkeit von der UV-Strahlen- O. Siebeck belastung des Lebensraumes? U. Böhm 92-98 Laufener Sem.beitr. 3/88 - Akad. Natursch. Landschaftspfl. (ANL) - Laufen/Salzach 1989 UY-B-Wirkungen auf Pflanzen und Tiere Zusammenfassung des Symposions Otto Siebeck 1. Die meridionale und jahreszeitliche Variation welches für UV-B ab einer Schwellendosis von 0,02 der Ozonkonzentration in der Atmosphäre ist u.a. W/m? durch Bewegungsreaktionen anspricht. Die durch ein in der Südhemisphäre (Antarktis) im Sep­ Richtung dieser Bewegungsreaktionen hängt bei tember-Oktober (südliches Frühjahr!) auftreten­ zusätzlicher Bestrahlung mit sichtbarem Licht von des, vorübergehendes Minimum gekennzeichnet, der gewählten Wellenlänge ab. (TRAU- dessen Konzentration seit Mitte der 70er Jahre be­ LICH/W AGNER) sonders auffällig abnimmt („Ozonloch“). (FA­ 8. Bei farblosen und grünen Flagellaten entstehen BIAN) unter dem Einfluß der täglichen Sonneneinstrah­ 2. Die Entstehung des „Ozonlochs“ wird auf spe­ lung Tiefenverteilungen, die bei UV-B-Bestrahlung zielle chemische Vorgänge zurückgeführt, die unter gestört bzw. aufgehoben werden und mit einer den gegebenen meteorologischen Bedingungen Hemmung der Motilität verknüpft sind. (HÄDER) möglich sind. Dabei dominiert anscheinend die Freisetzung von Chlor aus den durch anthropogene 9. Unter Wachstumsbedingungen wirken sich UV- Emission verfügbaren halogenierten Kohlenwas­ B-Strahlenschäden bei den daraufhin untersuchten serstoffen. (FABIAN) Bakterien-, Hefen-, Algen- und Säugerzellen stär­ ker aus, als unter wachstumshemmenden Bedin­ 3. Unter den Ursachen, die an der Variation der so­ gungen. (ZÖLZER) laren UV-Einstrahlung auf die Erdoberfläche betei­ ligt sind, spielt der Ozongehalt der Atmosphäre 10. Die Hemmung des Hypokotylwachstums von (vor allem in der unteren Stratosphäre) eine her­ Sonnenblumenkeimlingen beruht wahrscheinlich vorragende Rolle. Bei einer Ozonabnahme von 25 auf einer UV-abhängigen Photooxidation der Indo- % erfolgt für die Wellenlängen 307,5 nm, 302,5 nm lylessigsäure. (TEVINI et al.) und 297,5 nm eine Zunahme der spektralen Be­ 11. Die Wirkung von UV-B auf die Photosynthese strahlungsstärke um den Faktor 1,5 bzw. 2 bzw. 4. läßt sich anhand von Chlorophyllfluoreszenzen (DEHNE) messen, durch welche Einblicke in die primären 4. Der unter Umständen bis zum Tod des bestrahl­ und sekundären photosynthetischen Reaktionen ten Organismus führenden UV-Bestrahlung liegen und deren Beeinflussung (z.B. Hemmung der ATP die photobiologischen Grundprozesse: Quantenab­ verbrauchenden Prozesse) möglich werden. (TE­ sorption in den betreffenden Rezeptormolekülen VINI et al.) (Chromophoren) und Bildung photochemischer 12. Bevor UV-bedingte Schäden sichtba .1 werden Produkte zugrunde. Ihre Analyse erfolgt vornehm­ können bei Pflanzen erhebliche Verzögerungen in lich durch die Aktionsspektroskopie. Dabei wird der durch die Tageslänge gesteuerten Blütenbil­ zwischen dem Idealfall (spektrale Wirkungsfunk­ dung ein treten. Sie sind bei den daraufhin unter­ tion entspricht dem Verlauf des Extinktionsspek­ suchten Langtagspflanzen (Hyoscyamus und Brassi­ trums des Chromophors) und den Verhältnissen ca) auf Schäden zurückzuführen, die zumindest die nach Vorabsorption und Streuung durch die dem Gibbereline und die Messenger-RN As betreffen. Chromophor im Strahlengang vorgelagerten Mole­ Da sich Verzögerungen in der Blütenbildung auch küle unterschieden. (KIEFER) auf die Entwicklung der Samen- und Fruchtbildung 5. Die Beschreibung photobiologischer Grundpro­ auswirken, ergeben sich bei zunehmender UV-B- zesse setzt exakte Angaben über die wirksamen Be­ Einstrahlung auf die Erdoberfläche weitreichende strahlungsstärken (Fluenzen) und deren spektrale Konsequenzen. (RAU/KOFMANN) Verteilung voraus. (KIEFER) 13. Rezeptoren für die UV-L-Strahlung bei höhe­ 6. Durch UV hervorgerufene Schädigungen, die ren Pflanzen (z.B. bei Roggenkeimlingen) sind an­ schließlich zum Tod der bestrahlten Organismen scheinend Zimtsäurederivate, die einer Wellenlän­ führen können, lassen sich bei zahlreichen physio­ gen- und fluenzabhängigen Isomerisierung unterlie­ logischen Vorgängen, z.B. durch Hemmungser­ gen, wodurch sich das Absorptionsmaximum im scheinungen, Inaktivierung und Mutationen nach- Bereich um 300 nm nach kürzeren Wellenlängen weisen. Bei allen daraufhin untersuchten Organis­ verschiebt. Der damit erreichbare UV-Schutz ist men wurden lichtabhängige und/oder lichtunab­ für den Keimling von Bedeutung, wenn er die Erd­ hängige Prozesse nachgewiesen, die innerhalb ge­ kruste durchstößt und ans Licht kommt. (TEVINI wisser Grenzen zu einer Aufhebung der UV- et al.) bedingten Schäden führen und in diesem Fall das 14. UV-B Bestrahlung wirkt sich auf zahlreiche der Überleben sichern. (ZÖLZER, TEVINI et al., bisher daraufhin untersuchten physiologischen RAU, HOFMANN, HÄDER, DÖHLER, Größen der Stoffsynthese (z.B.,Lezithinsynthese), WELLMANN, SIEBECK/BÖHM) der Stoffaufnahme (z.B. N H 4 , NO3) und des 7. Für die Absorption des UV-B sind zahlreiche Stofftransports aus. Damit werden letztlich auch Substanzen bekannt geworden (TEVINI, RAU, das Wachstum und die Vermehrung des zur Unter­ WELLMANN). Das zu den Archaebacteriaceae suchung herangezogenen marinen Phytoplanktons, gehörende, in heißen Salzlösungen lebende
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