Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bodenkrusten emittieren Stickoxide und salpetrige Säure

01.12.2015

Mainzer Studie zeigt: Biologische Bodenkrusten setzen große Mengen reaktiver Stickstoffverbindungen frei

Schon längere Zeit rätselten Forscher über die großen Mengen reaktiver Stickstoffverbindungen, die nach Regenfällen in Trockengebieten beobachtet wurden ohne sich einer Quelle zuordnen zu lassen. Licht ins Dunkel bringt nun eine Studie, die kürzlich in dem wissenschaftlichen Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America“ (PNAS) veröffentlicht wurde.


Eine von Flechten und Blaualgen dominierte biologische Bodenkruste in der Sukkulentenkaroo Südafrikas.

Foto: Bettina Weber


Übersicht über die Halbwüste der Sukkulentenkaroo in der Region um Soebatsfontein, die einen intensiven Bewuchs an biologischen Bodenkrusten aufweist.

Foto: Bettina Weber

Bettina Weber und ihre Kollegen vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und vom Forschungszentrum Biodiversität und Klima in Frankfurt (BiK-F) konnten nachweisen, dass biologische Bodenkrusten aus Trockengebieten bei Befeuchtung Stickstoffmonoxid (NO) und salpetrige Säure (HONO) abgeben.

Die beiden reaktiven Stickstoffverbindungen spielen eine wesentliche Rolle bei der Produktion von Ozon und OH-Radikalen, die die Oxidations- und Selbstreinigungskraft der Atmosphäre steuern.

Schon seit einigen Jahren sorgen kryptogame Schichten, die sich unter anderem aus Bodenkrusten zusammensetzen, für Aufsehen in der Erdsystem- und Klimaforschung. 2012 konnte ein Forscherteam unter Führung des MPI für Chemie zeigen, dass Bodenkrusten für rund die Hälfte der biologischen Stickstofffixierung an der Erdoberfläche verantwortlich sind.

An die Frage, was mit den großen Mengen an fixiertem Stickstoff im weiteren Stoffkreislauf passiert, knüpften Bettina Weber und ihre Kollegen an. Nun ist es ihnen gelungen, eine erste Antwort zu finden und einen bisher unbekannten Freisetzungsprozess für reaktive Stickstoffverbindungen aufzudecken.

„Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass biologische Bodenkrusten in Trockengebieten NO und HONO freisetzen, wobei die Menge etwa 20 Prozent der global durch Böden freigesetzten Menge an Stickoxiden entspricht“, erläutert Bettina Weber, Gruppenleiterin in der Abteilung Multiphasenchemie am MPI für Chemie, und stellt heraus:

„Während die Freisetzung von Stickstoffmonoxid bereits in anderen Studien gezeigt wurde, konnten wir nun erstmalig nachweisen, dass auch salpetrige Säure durch biologische Bodenkrusten gebildet und freigesetzt wird.“

Zuvor war vermutet worden, dass die Freisetzung von Stickstoffmonoxid auf abiotische Prozesse zurückzuführen ist. Das Team um Bettina Weber konnte jedoch nun eindeutig nachweisen, dass die in den Bodenkrusten enthaltenen Organismen für die Freisetzung verantwortlich sind.

Kleine Kraftwerke in kargen Gegenden

„Biologische Bodenkrusten sind wie kleine Kraftwerke“, erklärt Bettina Weber begeistert. „In diesen nur wenige Millimeter dicken Schichten verbirgt sich ein Konzentrat von Organismen, das aus Produzenten, Konsumenten und auch Destruenten besteht und somit eines der kleinsten Ökosysteme weltweit darstellt. Hier geschehen viele für das Erdsystem wichtige Prozesse auf kleinstem Raum.“

Wie die Studie zeigt, nehmen biologische Bodenkrusten in Trockengebieten offenbar eine Schlüsselrolle bei der Abgabe von atmosphärisch reaktiven Stickstoffverbindungen ein. „Niederschläge spielen dabei eine wichtige Rolle, da Nässe den Stoffwechselprozess in biologischen Bodenkrusten erst ermöglicht“, so Hang Su, ebenfalls Gruppenleiter in der Abteilung Multiphasenchemie am MPIC, der als Modellierer an der Analyse der Daten beteiligt war.

Hinzu kommt, dass erst vor kurzem ein Forscherteam mit Beteiligung des MPI für Chemie belegen konnte, dass kryptogame Schichten auch Lachgas und geringfügig Methan an die Atmosphäre abgeben. „Bisher wurden kryptogame Schichten nicht in globale Klimamodelle miteinbezogen. Angesichts der zahlreichen neuen Erkenntnisse über ihren starken Einfluss auf biogeochemische Kreislaufprozesse dürfen sie nun nicht mehr weiter außen vor gelassen werden“, fasst Hang Su zusammen.

Biologische Bodenkrusten nehmen rund ein Neuntel der Erdoberfläche ein. Da davon auszugehen ist, dass der Klimawandel das Vorkommen der Bodenkrusten, aber auch die Verteilung und Häufigkeit von Niederschlägen, weiterhin verändern wird, sollte der flächige Bodenbewuchs weiter untersucht und die Ergebnisse in Computermodelle der globalen Stoffkreisläufe eingebunden werden.

Weitere Informationen:

http://www.mpic.de/aktuelles/pressemeldungen/news/bodenkrusten-emittieren-sticko...

Dr. Susanne Benner | Max-Planck-Institut für Chemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Up-Scaling: Katalysatorentwicklung im Industriemaßstab
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium
22.11.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften