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Zur Illustration der Beziehungen wurde in Abb. 3.15 der Kohlenstoff- und Energiefluss
zwischen phototrophen und chemotrophen Organismen stark vereinfacht
dargestellt. Obwohl das Schema die Mehrzahl der Strukturen, Stoffflüsse und
Regulationsmechanismen nicht berücksichtigt, wird doch klar, dass in jedem
Oekosystem biologische (z.B. Organismen), chemische (z.B. Redoxreaktionen) und
physikalische Faktoren (z.B. Licht) miteinander verknüpft sind.
Der Oekotoxikologe ist vor die Aufgabe gestellt, nach der Abklärung der erwähnten
Modifikationen und Transporte den Effekt einer Chemikalie und/oder deren
Produkte auf die Struktur und Dynamik eines Oekosystems zu bestimmen. Der Einfachheit
halber beschränken sich hier die Ausführungen auf die biologischen
Komponenten des Oekosystems. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Biologie
eines Oekosystems zu klassieren (z.B. physiologische Leistungen oder bevorzugte
Standorte von Organismen) und die ökotoxikologischen Effekte darzustellen. In
Abb. 3.13 wurde eine Klassierung auf Grund der biologischen Organisationsstufen
eines Oekosystems gewählt. Die Gene bilden dabei die einfachste und die Lebens-
gemeinschaften die komplexeste Organisationsstufe. Die Lebensgemeinschaften
umfassen die gesamten Beziehungsgeflechte zwischen Mikroorganismen, Pflanzen
und Tieren. Man spricht von Oekotoxikologie, wenn die toxische Wirkung einer
Chemikalie in einem Oekosystem auf der Stufe der Lebensgemeinschaften beurteilt
wird. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um chronische Wirkungen, da
die Konzentrationen von Schadstoffen in der Umwelt vielfach gering sind. Akute
Phänomene wie das Fischsterben im Sempachersee bilden die Ausnahme. Im Gegensatz
zur Oekotoxikologie beschäftigt sich die klassische Toxikologie vor allem
mit Effekten auf den Stufen Gen bis Organismus oder allenfalls Population. Der
Zielorganismus ist dabei genau vorgegeben, und Modifikationen und Transporte
der Chemikalie im Oekosystem müssen nicht berücksichtigt werden.
Allerdings muss betont werden, dass es auch Effekte auf der Stufe der Lebensgemeinschaften
gibt, welche auf klassichen toxikologischen Mechanismen beruhen
können. Einerseits gibt es Chemikalien, die beispielsweise via Gene (Mutationen)
oder Zellen (Membranschädigung, Enzymhemmung) indirekt auf Lebensgemeinschaften
wirken können. Andererseits gibt es aber auch Stoffe, die direkt auf
Populationen oder Gemeinschaften wirken (z.B. Störung der Interaktion Jäger -
Beute), ohne notwendigerweise einen Effekt auf einzelne Organismen zu haben.
Damit wird klar, dass die Oekotoxikologie andere Arbeitsgebiete wie Biochemie,
Molekularbiologie und klassische Toxikologie nicht ersetzt, sondern dass sie
eher darauf aufbaut und diese ergänzt. In ganz besonderem Masse ist die Oekotoxikologie
auf die Kenntnisse der Oekologie angewiesen. Je genauer die Beziehungsgeflechte
in einem Oekosystem bekannt sind, umso verlässlicher wird ein
ökotoxikologischer Effekt beurteilt werden können.
5. Experimentelle Ansatzpunkte der Oekotoxikologie
In der Praxis gibt es zwei Arten von Fragestellungen, die ökotoxikologische
Studien verlangen:
- Ausgehend von einem bestimmten Phänomen im Oekosystem will man wissen,
welche Chemikalie(n) für den beobachteten Effekt verantwortlich ist