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Neue Quelle von Treibhausgasen entdeckt

08.07.2015

Flechten, Moose und Cyanobakterien produzieren große Mengen an Lachgas

Unscheinbare Lebewesen überraschen mit einer für das Klima wichtigen Eigenschaft: Flechten, Moose und Cyanobakterien geben große Mengen des Treibhausgases Lachgas (N2O) und geringe Mengen Methan (CH4) an die Atmosphäre ab.


Flechten, Moose und Cyanobakterien nehmen große Mengen Kohlendioxid (CO2) und teilweise auch Stickstoff (N2) aus der Atmosphäre auf und geben Lachgas (N2O) und geringe Mengen Methan (CH4) wieder ab.

Foto: Dr. Karl-Heinz Kaupe, Grafik: MPI für Chemie

Wie neueste Untersuchungen ergaben, sind kryptogame Schichten, wie der flächige Bewuchs aus Flechten, Moosen, Cyanobakterien und weiteren Mikroorganismen wissenschaftlich genannt wird, für vier bis neun Prozent des aus natürlichen Quellen stammenden N2O verantwortlich.

Dies fanden Wissenschaftler der Universitäten Gießen und Heidelberg und des Max-Planck-Instituts für Chemie in umfangreichen Laboruntersuchungen heraus. Da mit steigender Temperatur die Menge des emittierten Lachgases anstieg, gewinnt die Entdeckung der Gruppe mit Blick auf die globale Erwärmung an Bedeutung.

„Wir wollten zwei Dinge herausfinden: Erstens, ob kryptogame Schichten überhaupt N2O und CH4 abgeben. Und zweitens, wie sich die klimatischen Bedingungen auf die Emissionswerte auswirken“, erläutert Katharina Lenhart, Vertretungsprofessorin am Institut für Pflanzenökologie der Justus-Liebig-Universität Gießen, die Ziele der Studie.

Dazu untersuchten die Wissenschaftler 68 Proben unterschiedlicher Flechten und Moose aus verschiedenen Klimaregionen. Sie erfassten die Treibhausgasemissionen der Organismen bei verschiedenen Temperaturen, Wassergehalten, Lichtbedingungen und Stickstoffdüngegaben, um so die Auswirkung der Umweltbedingungen auf die Freisetzung der Klimagase zu ermitteln.

„Die Methanemissionen von kryptogamen Schichten sind gemessen am globalen Rahmen zwar zu vernachlässigen. Bemerkenswert sind jedoch die hohen Freisetzungsraten für Lachgas“, so Bettina Weber, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Chemie. „Generell konnten wir zeigen, dass die N2O und CH4 Emissionen ab einer Temperatur von 20 Grad Celsius stark zunehmen“, ergänzt sie.

Deshalb vermuten die Wissenschaftler, dass die von Flechten, Cyanobakterien und Moosen stammenden Methan- und Lachgasemissionen im Zuge der globalen Erwärmung ansteigen könnten. Dies könnte vor allem in Wäldern der gemäßigten Breiten von größerer Bedeutung sein, wo kryptogame Schichten eine der Hauptquellen für Lachgasemissionen darstellen. In manchen Tundren, Steppen und Wüstenregionen sind sie vermutlich sogar die ausschließliche Quelle.

In einem nächsten Schritt werden die Wissenschaftler ihre im Labor gefundenen Ergebnisse in Feldstudien überprüfen und weitere Organismen in die Untersuchungen einschließen.

Auf die Idee zu der jetzigen Studie kamen die Forscher am Max-Planck-Institut, da sie einige Jahre zuvor herausgefunden hatten, dass kryptogame Schichten große Mengen Kohlendioxid und Stickstoff aus der Atmosphäre aufnehmen.

Flechten, Moose und Cyanobakterien binden in etwa so viel Kohlendioxid wie bei der Verbrennung von Biomasse oder fossilen Brennstoffen jährlich freigesetzt werden. Dass Pflanzen und Pilze Methan produzieren können, hatte das Team um Frank Keppler vom Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg entdeckt. Zuvor hatte man angenommen, dass biogenes Methan ausschließlich unter Sauerstoffausschluss bei der Zersetzung organischen Materials entsteht.

Originalveröffentlichung:
Katharina Lenhart, Bettina Weber, Wolfgang Elbert, Jörg Steinkamp, Tim Clough, Paul Crutzen, Ulrich Pöschl and Frank Keppler
Nitrous oxide and methane emissions from cryptogamic covers
Global Change Biology (2015), doi: 10.1111/gcb.12995

Kontakt:
PD Dr. Bettina Weber
Max-Planck-Institut für Chemie
Abteilung Multiphasenchemie
55128 Mainz
E-Mail: b.weber@mpic.de

Dr. Katharina Lenhart
Vertretungsprofessorin für Geoökologie und Modellbildung
Justus-Liebig Universität Gießen
Interdisziplinäres Forschungszentrum (IFZ)
Institut für Pflanzenökologie
35392 Gießen
E-Mail: Katharina.Lenhart@bot2.bio.uni-giessen.de

Prof. Dr. Frank Keppler
Forschungsgruppe Biogeochemie
Institut für Geowissenschaften
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 234-236
D-69120 Heidelberg
Email: frank.keppler@geow.uni-heidelberg.de

Dr. Susanne Benner | Max-Planck-Institut für Chemie
Weitere Informationen:
http://www.mpic.de/

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