Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Alpenwiesen „atmen“

30.07.2010
Innsbrucker Forscher messen Output organischer Spurengase

In der Erforschung der Biosphäre schlagen österreichische Ionenphysiker und Ökologen ein neues Kapitel auf. Sie messen, wie Alpenwiesen „atmen“. Der global bisher kaum erforschte Grund: Unbewaldete Grasflächen in Gebirgen bedecken zusammen mit tropischen Savannen sowie der subpolaren Tundra ein Viertel unseres Planeten. Ihr Output an organischen Spurengasen hat einen Einfluss auf die Erdatmosphäre, damit auch auf das Klima.

„Wenn Gräser wachsen, gedeihen, vergehen, gemäht werden, auf Umweltstress reagieren, setzen sie - so wie alle Pflanzen - eine Reihe an Spurengasen frei. Diese flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffverbindungen, so genannte ´volatile organic compounds`- kurz ´VOC` genannt - haben großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der gasförmigen Schutzhülle unseres Planeten, auf die Erdatmosphäre und damit auch auf unser Klima“, betont A.-Univ.-Prof. Dr. Armin Hansel vom Institut für Ionen- und Angewandte Physik der Universität Innsbruck.

Wissenschaftliches Neuland

Schätzungen der globalen VOC-Emissionen müssen laut Hansel immer noch als sehr unsicher gelten. „Trotz der wichtigen Rolle der VOC in der Atmosphärenchemie gibt es weltweit relativ wenige Untersuchungen zur Langzeitemission einer größeren Anzahl flüchtiger Kohlenwasserstoffverbindungen auf Ökosystemebene, insbesondere von Grasflächen“, sagt der Wissenschaftler. Einfacher Grund dafür ist, dass es bisher gar nicht möglich war, alle flüchtigen Spurengase in der Umgebungsluft z.B. einer Wiese, umfassend und schnell zu messen. Erst ein neues Messgerät, das am Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik in der Arbeitsgruppe von Prof. Hansel entwickelt wurde, liefert dazu nun erstmals die nötige Technik und im Testlauf bei der hoch aufgelösten Überwachung emittierter Spurengase erste Ergebnisse, die von der internationalen Scientific Community aufmerksam verfolgt werden.

Laut diesen ersten Ergebnissen setzen Gräser, besonders wenn sie zu wachsen beginnen oder geschnitten werden, größere Mengen flüchtiger Spurengase frei. Während der Wachstumsphase emittieren Alpenwiesen Methanol als einziges Spurengas. Beim Schneiden und Trocknen der Gräser, der Heumahd, steigen diese Methanol-Konzentration in der Luft auf das Dreifache. Zusätzlich steigen auch die Emissionen von VOC wie Acetaldehyd und Hexenal an. Bezogen sind diese ersten Daten auf die unmittelbare Umgebungsluft von Alpenwiesen im Tiroler Stubaital bei Neustift auf 970 Metern Seehöhe. Dort läuft eine Langzeitstudie, die Hansels Forschergruppe gemeinsam mit dem Team von Univ.-Doz. Dr. Georg Wohlfahrt vom Institut für Ökologie der Universität Innsbruck durchführt. Als wichtig erachtet werden diese Messungen, „da umgelegt auf den großen Anteil an Grasflächen auf der Erde, die Austauschprozesse der Biosphäre mit der Atmosphäre einen wichtigen Einfluss auf das Klima haben“, so Hansel.

Pflanzen haben auch die wichtige Aufgabe, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu filtern – dies geschieht im Rahmen der Photosynthese. Umgekehrt wird Kohlendioxid durch die Atmung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen an die Atmosphäre abgegeben. Global betrachtet überwiegt jedoch die Photosynthese und so binden terrestrische Ökosysteme momentan ca. 30-40% des vom Menschen, vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, freigesetzten Kohlendioxid. Die bisherigen Untersuchungen von Univ.‑Doz. Dr. Georg Wohlfahrt zeigen, dass Mähwiesen wie jene in Neustift über längere Zeiträume eine annähernd neutrale Kohlendioxidbilanz aufweisen – größere Aufnahmen von Kohlendioxid werden vor allem durch länger anhaltende Emissionen von Kohlendioxid nach den Mahdereignissen verhindert.

VOC können das photochemische Gleichgewicht zwischen Stickstoffoxiden und Ozon kippen. Sie tragen so entscheidend zur Entstehung von troposphärischem Ozon bei. VOC haben auch in Kondensationsprozessen und bei der Bildung sekundärer, organischer Aerosole eine wichtige Rolle. Indirekt sind sie daher auch mit der Wolkenbildung verknüpft. „Zur aktuellen Diskussion, ob jene Spurengase, die Pflanzen freisetzen, klimarelevant sind, wollen wir konkrete Daten liefern“, sagt Hansel.

Mithilfe des neu entwickelten Messgerätes, des PTR-TOF (Proton-Transfer-Reaction Time-of-Flight Mass Spectrometer), wurden nun erstmals VOC-Flüsse mit einer Zeitauflösung von 10 Hz über Grasland nachgewiesen. Als nächsten Schritt plant das Team eine ausgedehnte Messkampagne in den USA. An der speziellen Software und der mobilen Ausführung des neuen Gerätes feilen die Wissenschaftler derzeit intensiv. Gefördert werden diese Forschungen vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) und dem Tiroler Wissenschaftsfonds.

Stichwort VOC

Freigesetzt werden flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen durch Deponien und die Verbrennung fossiler Energieträger sowie von Tieren. Pflanzen gelten aber als Hauptquelle. VOC tragen zur Entstehung von troposphärischem Ozon bei, das selbst ein Treibhausgas ist und den Treibhauseffekt indirekt verstärkt, indem es die Verweildauer und Konzentration anderer Treibhausgase, z.B. von Methan, beeinflusst. Die Erforschung globaler Kreisläufe von Kohlenstoff, Wasser und Energie ist ein Hot topic der internationalen Wissenschaft, aber überwiegend auf Wälder konzentriert. Zu Graslandökosystemen gibt es bisher kaum Studien.

Kontakt:
A.-Univ.-Prof. Dr. Armin Hansel
Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik
Technikerstrasse 25, A-6020 Innsbruck
Telefon: +43(0)699/10888453
Mail: Armin.Hansel@uibk.ac.at
Univ.-Doz. Dr. Georg Wohlfahrt
Institut für Ökologie
Sternwartestrasse 15, A-6020 Innsbruck
Telefon: +43(0)512/5075977
Mail: Georg.Wohlfahrt@uibk.ac.at
Web: www.biomet.co.at
Mag.a Gabriele Rampl
Public Relations Ionenphysik
Telefon: +43 650 2763351
Mail: office@scinews.at
Web: http://www.scinews.at

Gabriele Rampl | scinews.at
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at/ionenphysik/umwelt/
http://www.uibk.ac.at/ionen-angewandte-physik/media/photos.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise