Wie wirkt sich die Umweltverschmutzung auf die Photosynthese aus?

Verschmutzung in welcher Form auch immer hat negative Auswirkungen auf die Umwelt und die darin lebenden Pflanzen. Die Umweltverschmutzung hat viele Ursachen, von der direkten Einleitung von Altöl in Gewässer bis hin zur Luftverschmutzung durch Autoabgase. Einige Auswirkungen sind kurzfristig und leicht abzumildern. Andere Auswirkungen sind langfristig, wobei Schadstoffe in der Umwelt verbleiben oder sich in Pflanzengeweben anreichern. Die Photosynthese ist ein wesentlicher Prozess innerhalb des Ökosystems. Unter Verwendung von Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser produzieren Pflanzen in einem chemischen Prozess, der in Pflanzenblättern abläuft, Nahrung und Energie.

Der Gasaustausch durch die Poren oder Spaltöffnungen der Blätter liefert das notwendige Kohlendioxid für die Photosynthese. Eine 1980 in Cellular and Molecular Life Sciences veröffentlichte Studie ergab jedoch, dass Luftverschmutzung die Stomata verkleinert und den Gasaustausch stört. Zu wenig Kohlendioxid kann die Photosynthese verlangsamen oder stoppen. Dies wird auch durch eine Studie aus dem Jahr 2004 gestützt, in der festgestellt wurde, dass Luftverschmutzung die Ernteerträge verringert.

Verschmutzung durch punktuelle Quellen ist eine Verschmutzung, die aus vielen verschiedenen Quellen stammt und durch den Oberflächenwasserabfluss in die Umwelt gelangt. Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde EPA ist der landwirtschaftliche Abfluss die Hauptquelle für diese Art von Verschmutzung. Durch Abfluss gelangen Pestizide und Düngemittel in Gewässer. Manchmal tritt die Wirkung sofort ein und Pflanzen sterben schnell ab. Ein hoher Phosphorgehalt aus Düngemitteln kann zu Algenblüten führen. Algenblüten schaffen ein Szenario, in dem sich die Photosynthese verlangsamt und schließlich stoppt, wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser abnimmt und trübes Wasser den Sonnenlichtfluss in aquatische Umgebungen behindert.

Bodenverschmutzung beeinflusst die Photosynthese auf Wurzelebene. Saurer Regen, der durch Emissionen fossiler Brennstoffe verursacht wird, erhöht den Säuregehalt der Böden, wodurch eine Chemikalie entsteht, die giftige Aluminiumionen erzeugt. Diese Ionen behindern die Fähigkeit der Pflanze, Nährstoffe aufzunehmen, wodurch der Prozess der Photosynthese und das Gesamtwachstum der Pflanze verlangsamt werden.

Durch den Treibhauseffekt erzeugtes bodennahes Ozon kann ungünstige Bedingungen für die Photosynthese schaffen. Konzentrationen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid verhindern die Abgabe von Strahlungswärme aus der Umgebung. Die Oberflächentemperaturen steigen und die Verdunstungsrate steigt. Wasser wird zum limitierenden Faktor. Um wertvolle Ressourcen zu schonen, schließen Pflanzen ihre Spaltöffnungen, wodurch die Verfügbarkeit von Kohlendioxid für die Pflanze verringert wird. Bei begrenztem Kohlendioxid und Wasser verlangsamt sich die Photosynthese.

Umweltverschmutzung kann die Fähigkeit einer Pflanze zur Photosynthese beeinträchtigen, indem sie die Blätter dort, wo sie auftritt, physisch schädigt. Ozon verursacht einen Zustand namens Chlorose, bei dem die Blätter der Pflanzen aufgrund eines unzureichenden Chlorophyllspiegels gelb werden. Chlorophyll ist für die Photosynthese lebenswichtig. Sinkt der Spiegel, sinkt auch die Photosynthese. In hohen Konzentrationen kann die Verschmutzung Pflanzenstrukturen zerstören, was dazu führt, dass Pflanzen die Nahrungsmittelproduktion einstellen, um Umweltbelastungen zu bewältigen.