Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Treibhausgas hilft, Stickstoffbelastungen in indischen Seen zu verringern

28.03.2018

Methan fördert massive Stickstoffverluste aus Süßwasserreservoirs in Indien: Ein internationales ForscherInnenteam hat einen ungewöhnlichen Vorgang identifiziert, der vor allem den Verlust reaktiven Stickstoffs aus Süßwasser-Seen ermöglicht. Die Ergebnisse der gemeinsamen Studie veröffentlichen sie nun im Fachmagazin Nature Communications.

Durch menschliche Aktivitäten werden enorme Mengen an reaktivem Stickstoff (RS) in die Umgebung freigesetzt. Indien allein ist ungefähr für ein Fünftel der globalen, von Menschen verursachten Freisetzung von Stickstoff verantwortlich.


Wajih Naqvi (links) entnimmt Wasserproben aus dem Supa-Stausee, Karnataka, Indien.

W. Naqvi

Ungenutzte Düngemittel aus der Landwirtschaft zusammen mit RS aus anderen Quellen wie Abwassereinleitungen und der Verbrennung fossiler Brennstoffe führen zu einer weiträumigen Überanreicherung von Gewässern mit Stickstoff sowohl an Land wie im Meer. Dieses Übermaß fördert ein exzessives Algenwachstum und reduziert den Sauerstoffgehalt des Wassers. Nun ergab aber eine weiträumig angelegte Studie über 15 Süßwasserreservoirs in ganz Indien, dass dort unerwartet niedrige Mengen an reaktivem Stickstoff vorhanden sind.

Ein ForscherInnenteam aus Indien, Deutschland und Großbritannien, geleitet von Wajih Naqvi aus Indiens Council of Scientific & Industrial Research (CSIR) und Marcel Kuypers vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (MPIMM), Bremen, Deutschland, erstellte eine einzigartige Datensammlung – die erste ihrer Art –, die die Bildung und das Verhalten des RS verständlich macht.

Im Sommer wurde in den meisten Seen unter einer dünnen Oberflächenschicht kein Sauerstoff gefunden. Dieses sauerstoffarme Milieu begünstigt den Abbau von RS durch Mikroorganismen, die den an Nitrat gebundenen Sauerstoff (die am häufigsten vorhandene Form des RS) verwenden, um zu atmen.

Diese Umwandlung von Nitrat zu biologisch inaktivem, elementarem Stickstoff wird Denitrifikation genannt. Allerdings waren die gemessenen Denitrifikationswerte überraschend niedrig – wenn sich nicht auch Methan in den Seen befand. Mithilfe des Methans erhöhten sich die Denitrifikationswerte um das Zwölffache. Methan ist ein wirkungsvolles Treibhausgas, das reichlich in anaeroben Süßwasser-Ökosystemen produziert wird.

Die anaerobe Oxidation von Methan durch oxidierten Stickstoff in Böden und schlammigen Feuchtgebieten war bereits bekannt. Die nun vorliegende Studie zeigt jedoch zum ersten Mal, dass die Nitratatmung gekoppelt an die Methanoxidation eine wichtige Senke für RS im Wasser darstellt. Interessanterweise kamen die Mikroben, von denen man wusste, dass sie diese einzigartige Verbindung in anderen Lebensräumen herstellen, in den indischen Seen kaum vor.

Stattdessen waren diese sauerstoffarmen Gewässer reich an weit verbreiteten, methanoxidierenden Bakterien. Bis heute wurde angenommen, dass diese Bakterien nur in Gegenwart von Sauerstoff existieren. Entweder leben sie hier also unter anderen Bedingungen, oder sie gehen mit anderen Mikroben eine enge Verbindung ein, wenn die Sauerstoffkonzentration abnimmt. Offensichtlich kommt das hier festgestellte Phänomen häufiger vor, als bisher angenommen.

„Wir haben den wichtigsten Vorgang, der den RS-Verlust aus indischen Süßwasserseen erklärt, identifiziert“, meint Naqvi, der die Studie während seiner Tätigkeit als Marie Curie Incoming Fellow von 2008 bis 2011 am Bremer Max-Planck-Institut durchführte. „Dieser Vorgang könnte die Überanreicherung an Stickstoff – die Eutrophierung – nicht nur in Süßwassergewässern eingrenzen, sondern auch in küstennahen Ozeangebieten.

Unsere Ergebnisse sind von enormer Bedeutung für die Umwelt, denn sie zeigen auch eine unerwartet niedrige Entwicklung von Distickstoffoxid, das als Lachgas und potentes Treibhaus in indischen Seen bekannt ist. Zudem limitiert die anaerobe Methanoxidation die Anhäufung von Methan in den Seen.“

„Ähnliche Prozesse sind auch in anderen Süßwasser-Ökosystemen möglich, in denen bedeutende Mengen von Methan vorkommen“, sagt Kuypers voraus, der das deutsche Team der von der Europäischen Kommission, CSIR und dem Department of Science & Technology (DST), Government of India, finanzierten Studie anführte.

Die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften der Stauseen ist äußerst interessant. „Wir finden hier neue Player, die Stickstoffumwandlungen auf unerwarteten Wegen stimulieren – mithilfe altbekannter Beteiligter im Methankreislauf. Die Studie zeigt klar, dass es für uns in diesem äußerst wichtigen Forschungsfeld noch viel zu lernen gibt“, sagt Mitautorin Phyllis Lam, derzeit Associate Professorin am Institut für Ocean and Earth Science, University of Southampton, Großbritannien.

Weitere Informationen:

http://mpi-bremen.de

Dr. Fanni Aspetsberger | Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics