Effects of ground-level ozone on vegetation modified by nitrogen and components of climate change: a literature study

Tropospheric ozone (O3) is considered as the most significant phytotoxic air pollutant. It is well established that elevated O3 concentrations negatively impact plant growth, development and productivity, as well as species composition and biodiversity. In the context of the Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLRTAP) critical levels for O3 to protect vegetation have been derived for different types of vegetation and are continuously developed on the basis of present scientific knowledge.The aim is to estimate the O3 risk for vegetation in the current and future pollution situation in Europe as a basis for mitigation measures in the European air pollution control policy. The derivation of O3 critical levels is based on many years of research on the impact of O3 on vegetation by means of experiments in which plants were exposed to different levels of O3, mostly under otherwise optimal growth conditions. However, it is well known that the effects of O3 in the field can be significantly modified by a number of other environmental and anthropogenic factors. That means that any assessment of the impacts of O3 exposure in a future climate needs to consider possible interactions with nitrogen deposition and factors of climate change. The present study summarises the current knowledge of how climate change factors, including temperature and drought stress, N input, and elevated CO2 influence or alter growth, yield and gas exchange responses to O3.

Troposphärisches Ozon (O3) gilt als der bedeutendste phytotoxische Luftschadstoff. Erhöhte O3-Konzentrationen können das Pflanzenwachstum, die Entwicklung und Produktivität sowie die Artenzusammensetzung und die biologische Vielfalt negativ beeinflussen. Im Rahmen des Übereinkommens über weiträumige, grenzüberschreitende Luftverunreinigungen wurden kritische Schwellenwerte (Critical Levels) für O3 zum Schutz der Vegetation für verschiedene Vegetationstypen abgeleitet und sie werden auf der Grundlage der vorliegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse fortlaufend weiterentwickelt. Ziel ist es, das O3-Risiko für die Vegetation in der gegenwärtigen und zukünftigen Belastungssituation in Europa als Grundlage für Minderungsmaßnahmen in der europäischen Luftreinhaltepolitik abzuschätzen. Die Ableitung kritischer O3-Werte basiert auf langjährigen Untersuchungen zum Einfluss von O3 auf die Vegetation v.a. durch Experimente, bei denen Pflanzen unterschiedlichen O3-Konzentrationen ausgesetzt waren, meist unter ansonsten optimalen Wachstumsbedingungen. Es ist jedoch bekannt, dass die Auswirkungen von O3 unter Freilandbedingungen durch eine Reihe anderer Faktoren erheblich verändert werden können. Eine Bewertung der Auswirkungen von O3 -Belastungen in einem zukünftigen Klima muss daher mögliche Wechselwirkungen insbesondere mit erhöhter Stickstoffdeposition und Faktoren des Klimawandels berücksichtigen. Die vorliegende Studie fasst das aktuelle Wissen darüber zusammen, wie Faktoren des Klimawandels wie Temperatur-und Trockenstress, N-Eintrag und erhöhte CO2-Konzentrationen O3 -Effekte auf das Wachstum, den Ertrag und den Gaswechsel beeinflussen oder verändern.

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