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 Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten