Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie viel Stickstoff bindet der Ozean?

09.08.2012
Studie in „Nature“ bestätigt verbesserte Messmethode Kieler Meeresforscher

Um die Entwicklung des Klimas prognostizieren zu können, müssen Wissenschaftler wissen, welche Gase und Spurenelemente in welchen Mengen bei natürlichen Prozessen im Ozean gebunden oder in die Atmosphäre freigesetzt werden. Gerade beim Stickstoff, der elementar für den Aufbau von Biomasse ist, sind aber noch viele Fragen offen.

In einer Studie, die jetzt im internationalen Fachmagazin „Nature“ erscheint, zeigen Meeresforscher aus Kiel, Bremen und Halifax, dass bisher angewendete Messmethoden ein Teil des Problems sind.

Am schönsten sind Gleichungen, wenn sie glatt aufgehen. Doch wenn Wissenschaftler hochkomplexe Vorgänge in der Natur vermessen, Werte vergleichen und in Beziehung zueinander setzen, sind die Ergebnisse selten glatt. Ein Beispiel ist das Stickstoff-Budget der Ozeane.

Die Frage lautet: Wie viel Stickstoff wird im Ozean gebunden, und wie viel Stickstoff gibt der Ozean an die Atmosphäre ab? „Das ist unter anderem entscheidend, um weitere Entwicklungen des Klimas prognostizieren zu können. Viele Organismen benötigen den gebundenen und in Nitrit, Nitrat oder Ammonium umgewandelten Stickstoff, um Erbgut und Zellen aufzubauen. Fehlen diese Stoffe, können die Organismen auch keinen Kohlenstoff, also kein CO2, binden“, erklärt Professorin Julie LaRoche vom GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Doch bisher gab es beim Stickstoffbudget ein offensichtliches Problem. Die Auswertung langfristiger Klimaarchive aus dem Meeresboden zeigte, dass während der vergangenen 3000 Jahre ungefähr so viel Stickstoff im Ozean gebunden wie aus dem Ozean freigesetzt wurde. Messungen heutiger biologischer Vorgänge im Wasser ließen dagegen den Schluss zu, dass der Ozean viel mehr Stickstoff abgibt als dort gebunden wird. Es gab also eine deutliche Ungleichheit zwischen langfristiger Rekonstruktion und kurzfristiger Messung.

Schon 2010 wies die Mikrobiologin Wiebke Mohr vom GEOMAR allerdings darauf hin, dass diese Ungleichheit zumindest teilweise auf die Methoden zurückzuführen ist, mit der die biologischen Prozesse bisher gemessen werden. Wissenschaftler des GEOMAR, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie (MPI) Bremen sowie der Dalhousie University im kanadischen Halifax haben daraufhin eine von Mohr vorgeschlagene neue Methode anhand von Proben aus dem Atlantik überprüft: Die Ergebnisse präsentieren sie in der aktuellen Ausgabe des internationalen Fachmagazins „Nature“.

Für ihre Studie, die vom Kieler Sonderforschungsbereich 754 und dem Verbundprojekt SOPRAN gefördert wurde, nahmen die beteiligten Wissenschaftler mit den deutschen Forschungsschiffen METEOR und POLARSTERN an mehreren Stellen des tropischen, des äquatorialen und des gemäßigten Süd-Atlantiks Wasserproben inklusive der darin enthaltenen Mikroorganismen. Am MPI Bremen wurde dann die Stickstoff-Fixierung in diesen Wasserproben gemessen. Dabei wurde je eine Probe von einem Standort mit der alten Messmethode, eine zweite vom selben Standort nach der neuen Methode behandelt. „Es zeigte sich deutlich, dass die alte, aber immer noch verbreitete Methode die Stickstoff-Fixierungsraten von bestimmten Mikroorganismen deutlich unterschätzt“, erklärt Tobias Großkopf vom GEOMAR, Erstautor der „Nature“-Studie. Die neue Methode ergab Fixierungsraten, die zwischen 62 und 600 Prozent höher lagen, als die mit der alten gemessenen.

Großkopf und seine Kollegen untersuchten am GEOMAR zusätzlich die Artenzusammensetzung der Mikroorganismen und fanden einen Zusammenhang zwischen den jeweils vorherrschenden Arten und der Höhe der Messdifferenz. „Offensichtlich ändert sich bei der alten Messmethode das Ergebnis je nachdem, ob Mikroorganismen eher in der Nähe der Wasseroberfläche oder in tieferen Wasserschichten leben. Mit der neuen Methode umgehen wir diesen Fehler“, betont Großkopf.

Doch mit den besseren Möglichkeiten zur Messung der Stickstofffixierung kann die Erklärungslücke zwischen den Klimaarchiven und den biologischen Prozessen im Ozean nicht ganz geschlossen werden. „Das liegt auch daran, dass wir lange nicht alle Organismen kennen, die an diesen Prozessen beteiligt sind“, sagt Großkopf. Professorin Ruth Schmitz-Streit, Mikrobiologin an der CAU und Mitautorin der „Nature“-Studie ergänzt: „Wir haben im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 754 gerade erst sieben neue Cluster von stickstofffixierenden marinen Mikroorganismen identifiziert, und viele Arten warten noch darauf entdeckt zu werden.“

Für Professorin Julie LaRoche, die die Arbeitsgruppe am GEOMAR leitet, ist die Studie auf jeden Fall ein wichtiges Argument, wissenschaftliche Methoden sorgfältig zu überprüfen, bevor sie angewendet werden. Bereits im Februar 2012 hatten sie sich auf einem international besuchten Workshop am Kieler GEOMAR dafür eingesetzt, bei der Untersuchung von Stoffflüssen im Ozean weltweit einheitliche, zuverlässige Methoden einzusetzen. „Wir müssen global auf einer gemeinsamen Basis arbeiten, sonst können wir die Ergebnisse nicht vergleichen“, betont LaRoche.

Originalarbeit:
Großkopf, T., W. Mohr, T. Baustian, H. Schunck, D. Gill, M. M. M. Kuypers, G. Lavik, R. A. Schmitz, D. W. R. Wallace, J. LaRoche (2012): Doubling of marine N2 fixation rates based on direct measurements. Nature, 488, http://dx.doi.org/10.1038/nature11338

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de
Das GEOMAR | Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.uni-kiel.de
Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
http://www.mpi-bremen.de
Das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie Bremen
http://www.sfb754.de
Der Sonderforschungsbereich 754 Klima - Biogeochemische Wechselwirkungen im tropischen Ozean
http://sopran.pangaea.de
Das Verbundprojekt SOPRAN

Andreas Villwock | idw
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Massenverlust des Antarktischen Eisschilds hat sich beschleunigt
14.06.2018 | Technische Universität Dresden

nachricht Teure Flops: Nur 5% der Innovationsideen werden erfolgreich
12.06.2018 | Institut für angewandte Innovationsforschung e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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