Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?

17.01.2017

Aktuell nimmt die Landoberfläche etwa ein Viertel der anthropogenen Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre wieder auf. Ob die Aufnahmefähigkeit dieser Kohlenstoffsenke erhalten bleibt und wie sie sich zukünftig weiterentwickeln wird, ist ungewiss. Wie sie reguliert wird, konnte nun eine Forschergruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie näher beleuchten: Global gesehen werden jährliche Schwankungen der Kohlenstoffsenke vornehmlich durch die Temperatur bestimmt. Blickt man aber auf die lokale Ebene, so ist die Wasserverfügbarkeit der dominierende Faktor.

Die neue Studie zeigt auch, wie kompensierende Effekte der Wasserverfügbarkeit zu den Unterschieden zwischen lokalen und globalen Skalen führen.


Charakteristische Trockenperioden im Wechsel mit ausgiebigen Regenzeiten prägen die Savannen, wie hier in Ostafrika.

Bildautor: Ulla Trampert /pixelio.de

Der aktuell fortschreitende Klimawandel ist gekennzeichnet durch steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre, die mit einer globalen Erwärmung einhergehen. Der seit Jahrzehnten gemessene Anstieg von atmosphärischem CO₂ variiert allerdings erheblich von Jahr zu Jahr.

Diese Variationen haben ihre Ursache vor allem in Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme durch die Landökosysteme und weniger in einer veränderter Aufnahme durch die Ozeane oder in Schwankungen der anthropogenen Emissionen.

Wie wird diese Landsenke reguliert? Die Frage, ob eher die Temperatur oder das Wasser das Aufnahmevermögen der Landvegetation bestimmen, wird unter den Wissenschaftlern kontrovers diskutiert. Nach heutigem Wissensstand stehen die jährlichen, globalen Schwankungen des Kohlenstoffhaushalts in statistischem Zusammenhang mit tropischen Temperaturen.

Allerdings zeigen andere Untersuchungen, dass die stärksten Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme in großräumigen Gebieten auftreten, wo Wasserknappheit herrscht.

Dieser scheinbare Widerspruch konnte nun durch ein internationales Expertenteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena erklärt werden. In einem aktuellen Artikel des Wissenschaftsjournals Nature beschreiben Dr. Martin Jung und seine Teamkollegen, wie sie durch Kombination empirischer und prozessbasierter Computermodelle die Wirkung von Temperatur und Wasserverfügbarkeit auf den Kohlenstoffaustausch zwischen der Atmosphäre und der Landoberfläche auf unterschiedlichen Größenskalen analysierten.

Es zeigte sich, dass auf lokaler Ebene die Verfügbarkeit von Wasser entscheidend ist für die Jahr-zu-Jahr-Schwankungen der Kohlenstoffsenke. Die Wasserverfügbarkeit beeinflusst die Photosynthese, bei der Kohlendioxid aufgenommen wird und auch die Atmung der Pflanzen und Mikroorganismen, die wiederum CO₂ in die Atmosphäre abgeben. In der Summe wird der Nettoaustausch von CO₂ zwischen der Atmosphäre und der terrestrischen Biosphäre stark davon bestimmt, wieviel Wasser vorhanden ist. Eigenartigerweise werden auf globaler Ebene die Schwankungen im Nettoaustausch überwiegend durch die Temperatur reguliert.

“Was im ersten Moment als paradox erscheint, lässt sich mit einem Blick auf die verschiedenen räumlichen und zeitlichen Schwankungen im Zusammenspiel der Biosphäre und der Atmosphäre erklären“, erläutert Dr. Martin Jung, Erstautor der Veröffentlichung. „Es gibt zwei sich kompensierende Wasser-Effekte.“ Die stärkste Kompensation entsteht durch ungleichmäßig auftretende Auswirkungen von außergewöhnlichen Wasseranomalien. „Wenn es in einem Gebiet der Erde sehr trocken ist, ist es in anderen Gebieten sehr feucht, so dass sich weltweit wasserbedingte Anomalien im Netto-Austausch des Kohlenstoffs gegenseitig fast aufheben.“ Das Wasser ist also der eigentliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs, auch global gesehen.

Die Ergebnisse der Studie klären nicht nur die scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse zur Frage, ob das Wasser oder die Temperatur die Stärke der Landsenke bestimmen. Sie zeigen auch, wie wichtig es ist, das Augenmerk auf die Abweichungen von Klimavariablen in unterschiedlichen Untersuchungsräumen zu richten. „Die schlichte Beziehung zwischen der Temperatur und der globalen Kohlenstoffsenke an Land sollte man mit Vorsicht betrachten“, resümiert Professor Markus Reichstein, Koautor der Untersuchungen und Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, „sie sollte nicht für Rückschlüsse auf ökologische Prozesse oder gar Langzeitprognosen dienen.“

Originalveröffentlichung:
Jung, M. et al. (2017).Compensatory water effects link yearly global land CO₂ sink changes to tem-perature. doi: 10.1038/nature20780

Kontakt:
Dr. Martin Jung
Email: mjung@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6261

Prof. Dr. Markus Reichstein
Email: mreichstein@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6200

Susanne Héjja | Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Weitere Informationen:
http://www.bgc-jena.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Aufwärts mit dem „Blasen-Taxi“: Mikroorganismen vom Meeresgrund mischen in der Wassersäule bei Methanumsatz mit
27.05.2020 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

nachricht Artenvielfalt der tropischen Ozeane sinkt als Folge der globalen Erwärmung
26.05.2020 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

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

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

29.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wald im Wandel

29.05.2020 | Agrar- Forstwissenschaften

Schwarzer Stickstoff: Bayreuther Forscher entdecken neues Hochdruck-Material und lösen ein Rätsel des Periodensystems

29.05.2020 | Materialwissenschaften

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