Seit Jahrhunderten belasten handwerkliche und industrielle Aktivitäten viele Böden stark mit Schwermetallen wie Zink, Cadmium, Kupfer und Blei, was eine Gefahr für die Umwelt und die menschliche Gesundheit darstellt. Die Sanierung ist oft schwierig und kostspielig, insbesondere wenn grössere Flächen betroffen sind. Daher müssen viele Standorte so bewirtschaftet werden, dass keine Schadstoffe ins Grundwasser oder in benachbarte Ökosysteme gelangen. Eine vielversprechende Lösung ist die Phytostabilisierung – der Einsatz von Pflanzen, um die Verbreitung von Schadstoffen in die Umwelt zu verringern. Bäume eignen sich aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihres ausgedehnten Wurzelsystems besonders gut dafür. Um herauszufinden, welche Baumarten dafür in Frage kommen, haben Forscher der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL und der ETH Zürich das Stabilisierungspotenzial von sieben mitteleuropäischen Baumarten verglichen.
Experiment mit kontaminiertem Boden
Die Forscher liessen die Bäume fünf Jahre lang in Böden wachsen, deren Schwermetallkonzentrationen denen an kontaminierten Standorten ähnelten. Sie massen die Metallkonzentrationen in den Wurzeln, Stämmen und Blättern und verglichen sie mit Bäumen, die in unkontaminiertem Boden wuchsen. Die Ergebnisse wurden als Titelgeschichte der Fachzeitschrift Plants veröffentlicht. Die ausgewählten Baumarten stehen für zwei gegensätzliche Wachstumsstrategien (siehe Kasten). Vier «akquisitive» Arten, darunter die Grauerle (Alnus incana), die Zitterpappel (Populus tremula), die Korbweide (Salix viminalis) und die Silberbirke (Betula pendula), benötigen grosse Mengen an Nährstoffen. Demgegenüber haben die drei «konservativen» Arten, nämlich die Fichte (Picea abies), die Buche (Fagus sylvatica) und der Bergahorn (Acer pseudoplatanus), einen geringeren Nährstoffbedarf.
Während alle sieben Arten auf kontaminierten Böden ähnliche Schwermetallkonzentrationen in ihren Wurzeln enthielten, unterschied sich die Menge, die in die oberirdischen Teile transportiert wurde. Die akquisitiven Arten transportierten mehr Zink und Cadmium in ihre Stängel und insbesondere in ihr Laub, was wahrscheinlich auf ihren höheren Nährstoffbedarf zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu hielten die konservativen Arten überschüssige Metalle von ihren Stängeln und ihrem Laub fern und speicherten überschüssiges Zink in einigen Fällen stattdessen in spezialisierten Wurzelstrukturen. Demnach enthielt das Holz der konservativen Arten nicht mehr Schwermetalle als das Holz von Bäumen, die auf unbelastetem Boden gewachsen waren. «Wir waren überrascht, wie deutlich sich die beiden Wachstumsstrategien voneinander unterschieden», sagt Madeleine Günthardt-Goerg, Erstautorin der Studie. «Dies gibt uns praktische Anhaltspunkte dafür, welche Baumarten wir für belastete Standorte wählen sollten.»
Wälder als Retter
Aufgegebene, kontaminierte Standorte werden oft spontan von Waldbäumen wiederbesiedelt. Die Auswahl geeigneter Baumarten mit konservativen Wachstumsstrategien könnte dazu beitragen, Schadstoffe im Boden einzuschliessen, zu verhindern, dass Metalle durch herabfallende und verrottende Blätter wieder in den Kreislauf gelangen, und gleichzeitig unverseuchte Holzprodukte zu liefern.
«Eine angepasste Waldbewirtschaftung könnte es uns ermöglichen, kontaminierte Standorte auf kosteneffiziente Weise wieder in den Wirtschaftskreislauf einzubinden», sagt Pierre Vollenweider, Forscher an der WSL und Letztautor der Studie. «Der nächste Schritt wäre, diesen Ansatz unter realen Bedingungen an kontaminierten Standorten zu testen.»
Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Originalpublikation:
Günthardt-Goerg, M.S.; Schulin, R.; Schleppi, P.; Vollenweider, P. Belowground and Aboveground Responses to Mixed Metal Contamination in Native Central European Trees in Relation to the Species-Specific Autecology. Plants 2026, 15, 1269. https://doi.org/10.3390/plants15081269
