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 Entzündung weckt Schläfer
29.03.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Rostocker Forscher wollen Glyphosat „entzaubern“
29.03.2017 | Universität Rostock

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: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten