Treibhausgase

Neue Quelle entdeckt

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. Beide Gase sind um ein Vielfaches klimaschädlicher als Kohlendioxid.

Strauchförmige, blättrige und krustige Wuchsformen von Flechten besiedeln Baumrinden, aber auch Erdboden und Felsen. Der Baum wird hierbei lediglich als haftender Untergrund, aber nicht für eine parasitäre Lebensweise genutzt. (Bild: Dr. Katharina Lenhart)

Wie neueste Untersuchungen ergaben, sind kryptogame Schichten, wie der flächige Bewuchs aus Flechten, Moosen, Cyanobakterien und weiteren Mikroorganismen wissenschaftlich genannt wird, für 4 bis 9 % des aus natürlichen Quellen stammenden N2O verantwortlich. Dies fanden Wissenschaftlerinnen und 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 Prof. Dr. Katharina Lenhart, Vertretungsprofessorin am Institut für Pflanzenökologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), die Ziele der Studie. Dazu untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler 68 Proben unterschiedlicher Flechten und Moose aus verschiedenen Klimaregionen. Sie erfassten die Treibhausgasemissionen der Organismen bei verschiedenen Temperaturen, Wassergehalten, Lichtbedingungen und Stickstoffdüngung, um so die Auswirkung der Umweltbedingungen auf die Freisetzung der Klimagase zu ermitteln.

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„Die Methanemissionen von kryptogamen Schichten sind gemessen am globalen Rahmen zwar zu vernachlässigen. Bemerkenswert sind jedoch die hohen Freisetzungsraten für Lachgas“, so PD Dr. Bettina Weber, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Chemie. „Generell konnten wir zeigen, dass die N2O- und CH4-Emissionen ab einer Temperatur von 20 °C stark zunehmen“, ergänzt sie. Deshalb vermuten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass die von Flechten, Cyanobakterien und Moosen stammenden Methan- und Lachgasemissionen im Zuge der globalen Erwärmung ansteigen könnten.

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. (Bild: Dr. Karl-Heinz Kaupe)

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 Teams ihre im Labor gefundenen Ergebnisse in Feldstudien überprüfen und weitere Organismen in die Untersuchungen einschließen.

Auf die Idee zu der jetzigen Studie kamen die Forscherinnen und 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 Prof. Dr. 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:
Dr. Katharina Lenhart
Vertretungsprofessorin für Geoökologie und Modellbildung
Institut für Pflanzenökologie der Justus-Liebig Universität Gießen
35392 Gießen
E-Mail: Katharina.Lenhart@bot2.bio.uni-giessen.de

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

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

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