Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Umweltstress verstärkt die Wirkung von Schadstoffen / Modell zur Vorhersage entwickelt

19.09.2016

Jeder Organismus auf der Erde ist dem Einfluss verschiedener Umweltbedingungen und anderer Lebewesen ausgesetzt. Diese Faktoren können Stress auslösen und das Lebewesen so anfälliger für weitere Einwirkungen von außen machen. Ein Team unter der Leitung von UFZ- Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern konnte nun am Beispiel von Gewässerlebewesen zeigen, dass die Anwesenheit von Umweltstress die Wirkung von Schadstoffen auf Organismen um ein Vielfaches erhöht. Zudem entwickelten sie ein Modell, das es ermöglicht, ausgehend von der Stärke des Umweltstresses die erhöhte Schadstoffwirkung vorherzusagen. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten sie im Fachmagazin Scientific Reports.

Tiere und Pflanzen sind gleichzeitig einer Vielzahl von natürlichen und vom Menschen gemachten, sogenannten anthropogenen Stressoren ausgesetzt. Das kann zum Beispiel der Mangel an Wasser sein, der einher geht mit einer Konkurrenzsituation um Nahrung, dem Befall durch einen Parasiten oder der Konfrontation mit Umweltchemikalien, zum Beispiel Pestiziden.


UFZ-Forscher nutzen eine Experimentalanlage aus 47 Fließrinnen, um die Effekte von Pflanzenschutzmitteln auf naturnahe Ökosysteme zu quantifizieren und ihre Modelle zur Risikobewertung zu validieren.

UFZ / André Künzelmann

Aus allen Bereichen der Ökologie ist bekannt, dass solche gleichzeitigen Wirkungen von Stressoren unterschiedlichster Art große Folgen für Pflanzen und Tiere eines Ökosystems haben können, obwohl die Stressoren einzeln betrachtet kaum wahrnehmbare Wirkungen auslösen.

Wie die Forschungsergebnisse des Wissenschaftlerteams vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), der Universität Koblenz-Landau und der Universität der Bundeswehr München nun zeigen, kann die Anwesenheit von Umweltstress die Wirkung von Schadstoffen um einen Faktor von bis zu 100 erhöhen.

Um die Maßnahmen zum Erhalt der biologischen Vielfalt effektiver und zielgenauer gestalten zu können, ist es also in jedem Fall wichtig vorhersagen zu können, wie sich die Kombination der verschiedenen Stressoren auf einzelne Populationen auswirkt.

Erstaunlicherweise existiert trotz einer Vielzahl an Forschungsarbeiten in diesem Themenbereich und der Kenntnis über die Wirkungen einzelner Stressoren bisher kein universeller Ansatz für eine solche Vorhersage der Wirkungen in ihrer Gesamtheit.

Mit den jetzt vorgelegten Forschungsergebnissen ist diese Vorhersage nun möglich, bestätigt Studienleiter Prof. Dr. Matthias Liess vom UFZ: „Wir haben ein Modell entwickelt, mit dem wir den quantitativen Gesamtstress berechnen können, der auf ein Lebewesen einwirkt. Und zwar indem wir die einzelnen Stressoren miteinander in Beziehung bringen und dabei auch die individuelle Stresskapazität berücksichtigen.“

Denn diese unterscheidet sich zwischen den Organismen einer Population erheblich: Die meisten haben eine mittlere Stresskapazität, Wenige sind schon kleinen Belastungen nicht gewachsen, Andere halten problemlos großen Belastungen stand.

Die Studie beruht auf Daten aus wissenschaftlichen Untersuchungen der letzten 15 Jahre, die sich mit der kombinierten Wirkung von Schadstoffen wie Pestiziden und Schwermetallen befassen oder untersucht haben, wie Umweltstressoren – zum Beispiel Nahrungsmangel, Räuberdruck und UV-B-Strahlung – auf Lebewesen wirken.

Auf dieser Basis gelang es den Forschern in den letzten drei Jahren, allgemeingültige Muster der Kombinationswirkungen auf Wirbel- und wirbellose Tiere in aquatischen Systemen zu identifizieren und in einem Modell zu formalisieren. Dieses Modell (SAM – Stress Addition Model) macht es nun erstmals möglich, die kombinierte Wirkung von Stressoren auf Populationen von Insekten, Krebsen und Amphibien vorherzusagen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erwarten, dass sie ihr Modell in den kommenden Jahren so weiterentwickeln können, dass es künftig für alle Stressor-Kombinationen anwendbar ist. Außerdem ist eine Ausweitung seines Gültigkeitsbereiches über den bislang betrachteten aquatischen Lebensraum hinaus für Matthias Liess keine Utopie: „Der Zusammenhang zwischen der Stärke des Umweltstresses und der Schadstoffwirkung scheint derart universell zu sein, dass er wahrscheinlich auch für terrestrische Systeme und den Menschen gilt“.

Publikation:
Matthias Liess, Kaarina Foit, Saskia Knillmann, Ralf B. Schäfer & Hans-Dieter Liess; Predicting the synergy of multiple stress effects. Sci. Rep. 6, 32965 (2016).
http://dx.doi.org/10.1038/srep32965

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Matthias Liess
Leiter des UFZ-Departments System-Ökotoxikologie
E-Mail: matthias.liess@ufz.de
http://www.ufz.de/index.php?de=34244

Dr. Kaarina Foit
UFZ-Department System-Ökotoxikologie
E-mail: kaarina.foit@ufz.de
http://www.ufz.de/index.php?de=38270

Weitere Informationen:

http://www.ufz.de/index.php?de=36336&webc_pm=36/2016

Susanne Hufe | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics