Vulkanpflanzen - Mofettenpflanzen

Vulkanische Gase gelangen außer bei den aktiven, eruptiven Phasen auch prä- und postvulkanisch aus den tief im Erdmantel verborgenen Magmakammern durch Risse und Klüfte an die Erdoberfläche. Die am häufigsten auftretenden vulkanischen Gase sind hierbei heißer Wasserdampf (Fumarolen), Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff (Solfataren) und Kohlendioxid (Mofetten).

Wir arbeiten vornehmlich an Mofetten. Das eigentlich unschädliche und ungiftige Kohlendioxid (CO₂) tritt dort kalt, d.h. bei Umgebungstemperatur aus dem Untergrund aus und wirkt dabei sowohl auf die Organismen im Boden als auch auf Pflanzen und Tiere der Bodenoberfläche (Pfanz 2008).

Abb.1: Teilansicht einer Mofette (U1) am Laacher See/Eifel mit starker Ausgasung im Vordergrund. Foto: H. Pfanz.

Doch Kohlendioxid ist nur in geringeren Konzentrationen unbedenklich. In höheren Konzentrationen kann es schädigend wirken und ab einer bestimmten Konzentration in der Luft auch töten. Zudem beeinflusst dieses Gas wegen seiner Absorptionseigenschaften im Infrarot das Klima unseres Globus (Treibhauseffekt).

Konzentrationen von 5% üben eine narkotisierende Wirkung aus und ab 8 -10% CO₂ ist das menschliche Leben gefährdet. Darüber wirkt CO₂ bei längerer Exposition tödlich für Mensch und Tier (Abb. 2).

 Abb. 2: Tote Gelbhalsmaus (Apodemus flavicolis) in einem Mofettenfeld. Foto: H. Pfanz.

Viele Tiere haben sich an diese Situation angepasst und kommen entweder nicht vor oder leben an einer tolerierbaren Stelle im CO₂-Gradienten der Mofetten. Maulwürfe und Schwalben zeigen uns beispielsweise die Grenzen zu den gefährlichen CO₂-Konzentrationen an. Auch viele Pflanzen indizieren durch ihr Vorkommen die Stellen, an denen wir unbedenklich arbeiten können, andere weisen auf gefährliche Bodenkonzentrationen hin. Manche (Mofetten-) Pflanzen sind in der Lage, auch an Standorten zu wachsen, die bis zu 100% CO₂ in 10 cm Bodentiefe aufweisen oder sie wachsen in einer CO₂-Atmosphäre die nachts über 80% CO₂ aufweist (siehe Abb. 3).

Abb. 3: Mofette bei Caprese Michelangelo. Foto: H. Pfanz.

Innerhalb der Mofetten werden an den Hauptaustrittstellen die höchsten CO₂-Konzentrationen gemessen. Von dort aus verringern sich die aktuell messbaren Konzentrationen mit dem Abstand zur Emissionsstelle. Mit Abnahme der CO₂-Konzentration in Boden und Umgebungsluft normalisiert sich der pflanzliche Metabolismus, die Wuchsform wird normal und Photosynthese und Biomasse erreichen Normalniveau.  

Es ist das Ziel, die auf und um Mofetten vorkommende Vegetation sowohl anatomisch-morphologisch als auch physiologisch-ökophysiologisch zu charakterisieren. Die speziell auf Mofetten vorkommenden Arten (siehe Abb. 4) werden zudem vegetationskundlich quantifiziert und auf ihre Fähigkeit, extreme CO₂-Konzentrationen zu ertragen, untersucht.

Abb 4: Im Krater des Whaakari (Neuseeland), Mofetten, Solfataren und Fumarolen (rechts); eine der wenigen vorkommenden Pflanzen Carpobrotusedulis (links). Foto: H. Pfanz.

Unser Hauptaugenmerk richtet sich derzeit auf Pflanzen verschiedener Vulkan-Standorte in Deutschland (Eifel), West-Tschechien (Počátky-Plesna-Störung), Nord-Slowenien, Italien (Mittelitalien, Ätna, Pantelleria, Vesuv) und Rumänien. Außereuropäische Untersuchungsgebiete liegen auf Neuseeland, am Kilauea (Hawaii), in der Long Valley Caldera, Nord-Kalifornien und im Yellowstone Nationalpark.

In einer größeren, toskanischen Tal-Mofette (siehe Abb. 5) untersuchen wir zusammen mit Kollegen aus Luxemburg den Treibhauseffekt in Gasseen, die bis zu 80% CO₂ in der Atmosphäre aufweisen.

Abb. 5: Mofeta del Bossoleto in der Toskana. Foto: H. Pfanz.