Biosysteme

Höhere Pflanzen

Die Evolution von Gefäßpflanzen bildete den Grundstein des uns heute bekannten Lebens. Mit der Entstehung von Wäldern bildeten sich hochproduktive Landökosysteme, in denen komplexe Organismen entstehen konnten. Höhere Pflanzen prägen den Lebensraum des Menschen und sind ein essentieller Teil unserer Lebensgrundlage. Sie sind Nahrungs- und Arzneimittel und stellen eine Quelle für Ressourcen aller Art dar. So werden beispielsweise Fasern zu Textilien verarbeitet und Holz als Baumaterial oder Energiequelle verwendet.

Mit Beginn des Anthropozän und der zunehmenden Urbanisierung verdrängte der Mensch sein natürliches Habitat und mit ihm einen Großteil der Pflanzen. In jüngerer Zeit wird der positive Einfluss von Pflanzen auf den Menschen wieder vermehrt diskutiert.

Grundsätzlich fühlen sich Menschen wohler, wenn von Pflanzen umgeben werden. Sie wirken stressmindernd und kreativitätsfördernd. Durch Phytosanierungsprozesse sind sie dazu in der Lage, Schadstoffe aus ihrer Umgebung zu speichern oder sogar zu metabolisieren und dadurch unschädlich zu machen. Daneben tragen sie zur passiven Kühlung bei und können den akustischen Komfort innerhalb eines Raumes erhöhen. Pflanzen beherbergen eine reichhaltige Mikroflora, die einen positiven Effekt auf das Mikrobiom eines Gebäudes haben kann.

Biosystem - Moos (Bild: Max Kleinen)

Moose

Obwohl die schadstoffreinigende Wirkung verschiedener Pflanzen bereits gut erforscht ist, widmen sich nur wenige Studien den Moosen als Bestandteil von Biofiltersystemen. Dabei spricht Vieles für den Einsatz von Moosen in der technischen Gebäudeausrüstung: Moose haben sich über Jahrmillionen an unwirtliche Lebensbedingungen angepasst und sind dadurch nicht nur äußerst robust, sondern in der Lage an schadstoffbelasteten Orten zu überleben. Moose besitzen keine Wurzeln, die an Fassaden oder technischen Geräten Schaden anrichten können, benötigen auf Grund ihrer geringen Wuchshöhe weniger Platz und können sich in alle Richtungen entfalten. Hinzu kommt, dass Moose eine viel größere effektive Oberfläche haben als andere Pflanzen, wodurch die Aufnahmekapazität von Schadstoffen größer ist. Darüber hinaus wird ihnen eine fungizide und antimikrobielle Wirkung nachgesagt.

Algenproben im Labor (Bild: Somprasong)

Algen

In den letzten Jahren ist ein regelrechter Hype um die gezielte Nutzung von Algen als Rohstoff innovativer Produkte entstanden. Algen dienen als Bestandteil biologisch abbaubarer Kunststoffe oder als Quelle reichhaltiger Nährstoffe. Mithilfe von Algenbioreaktoren lässt sich Strom nachhaltig erzeugen. Derzeit befinden sich die grünen Technologien noch in den „Kinderschuhen“, jedoch arbeiten verschiedene Forschungsgruppen an der Effizienz des Biosystems „Alge“. Bei der sogenannten „kaskadischen Extraktion“ werden wertvolle Bestandteile von Mikroalgen (z.B.: Farbstoffe, Proteine und Lipide) nacheinander extrahiert. Aus der übrigen Biomasse wird Energie erzeugt, oder sie wird als Dünger verwendet. So kann die Ausbeute aus der, bisweilen noch sehr energieaufwändigen, Kultivierung von Algen immer weiter gesteigert werden.

Neben der Verwertung von Algen zu Biorohstoffen lassen sich die Organismen auch in lebenden Biosystemen einsetzen. Genau wie andere Pflanzen, sind auch Algen dazu in der Lage Schadstoffe aus ihrer Umgebung zu filtern.

Hydrodictyon reticulatum und Cyanobakterien (Bild: SrjT)

Mikroorganismen

Die Mikroflora ist ein Grundbestandteil eines jeden Biosystems. Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze versorgen Pflanzen mit Nährstoffen und schützen sie vor Krankheiten und anderen Stressoren. Eine Pflanze und ihre Mikroflora müssen daher als Holobiont, das heißt als Gesamtlebewesen, betrachtet werden.

Auch bei der Phytosanierung, also der Fähigkeit einer Pflanze ihre Umgebung von Schadstoffen zu befreien, spielen Mikroorganismen eine wichtige Rolle, indem sie zum Beispiel organische Schadstoffe chemisch verändern und unschädlich machen (Phytodegradation). Wenn wir am GreenING Lab also höhere Pflanzen, Moose oder Algen untersuchen, schauen wir uns auch immer an, in wie weit das Mikrobiom an einem bestimmten Prozess beteiligt ist.

In den letzten Jahren hat die Forschung rund um das Mikrobiom von Gebäuden (“Microbiome of the Built Environment”) einen Aufschwung erlebt. Erst seit kurzem wird deutlich, wie wichtig dieser Faktor für ein gesundes Leben ist. Hier können Pflanzen einen Mehrwert liefern, indem sie mit ihrer eigenen Mikroflora die Diversität des Mikrobioms im Innenraum erhöhen und dadurch die Ausbreitung von Pathogenen eindämmen.