Mainz (pte) - Forscher des Max-Planck-Institutes (MPI) für Kernphysik hatten vor zwei Jahren beobachtet, dass abgestorbene und frische Pflanzenblätter an der Luft Methan emittieren. Seitdem diskutieren Wissenschaftler über den möglichen Anteil von Pflanzen an den globalen Methanemissionen. Nun haben zwei Forschungsteams vom MPI für Chemie und von der Universität Utrecht bestätigen können, dass trockenes wie frisches Pflanzenmaterial bei Bestrahlung mit UV-Licht oder hohen Temperaturen das Treibhausgas Methan freisetzt. Eine Quelle soll Pektin sein, ein Polysaccharid, das viele Pflanzen als Gerüstmaterial für Blätter, Blüten und Stängel verwenden. Bisher war angenommen worden, dass Methan aus biogenen Quellen nur unter Ausschluss von Luftsauerstoff gebildet wird, wie in natürlichen Feuchtgebieten und bei der Verdauung von Wiederkäuern.
"Wir haben die Pflanzenverbindung Pektin untersucht, den Gerüststoff in den Pflanzen selbst. Diesen Stoff haben wir isotopisch markiert, ihm also einen Fingerabdruck verpasst und dann die Reaktion auf Temperaturerhöhungen und UV-Bestrahlung untersucht", erklärt Studienleiter Frank Keppler vom Mainzer MPI im Gespräch mit pressetext. Bereits im Jahr 2006 war seine Forschungsgruppe auf das Methan aus pflanzlicher Herkunft gestoßen. "Nachdem von einigen Seiten angezweifelt wurde, dass dieser Prozess wirklich existiert, haben wir weitere Untersuchungen vor allem an getrocknetem Material vorgenommen", so Keppler weiter.
Die Forscher haben die Pflanzenteile in verschiedenen Versuchsreihen mit UV-Licht bestrahlt, auf bis zu 100 Grad erwärmt und bei Temperaturen von 20 bis 100 Grad untersucht. Dabei stellten die Forscher fest, dass je energiereicher das Licht war, mit dem die Proben bestrahlt wurden, die Freisetzung von Methan umso größer war. Noch höhere Raten konnten erreicht werden, wenn gleichzeitig die Temperatur erhöht wurde. Ohne UV-Bestrahlung und bei normaler Raumtemperatur gaben die Pflanzen hingegen 100 Mal bis 1.000 Mal weniger Methan frei. UV-Licht kurbelt den Forschern zufolge also die Methanproduktion erheblich an. "Gleichzeitig haben wir aber auch beobachtet, dass es große Unterschiede in der Methanfreisetzung bei den verschiedenen Pflanzen gibt", erklärt Keppler. So ließe sich auch erklären, dass in vorhergehenden Studien auch keine oder besonders große Methanemissionen beobachten werden konnten.
Ein Bestandteil, aus dem UV-Licht Methan erzeugt, sei den Wissenschaftlern zufolge der Pflanzenbaustoff Pektin. Dieser Stoff enthält sogenannte Methoxy-Gruppen, die in ihrer chemischen Struktur schon der des Methan ähneln und aus denen durch biochemische Prozesse schließlich das Treibhausgas entsteht. Mittels Isotopenanalyse konnten die Wissenschaftler diesen Prozess jetzt auch eindeutig nachweisen. Dabei ersetzten sie die Wasserstoffatome der Methoxy-Gruppe durch Deuterium, schweren Wasserstoff, der sich schließlich auch im entstandenen Methan wiederfand. Neben diesem Umbau von Pektin müssen aber auch andere methanbildende Vorgänge ablaufen, meinen die Forscher, denn es sei auch Methan ohne Deuterium entstanden. "Mit diesem Ansatz konnten wir aber deutlich zeigen, dass aus Pflanzen Methan freigesetzt werden kann", sagt Keppler.
Zusatzinformationen:
Frank Keppler, John T. G. Hamilton, W. Colin McRoberts, Ivan Vigano, Marc Braß, Thomas Röckmann:
Methoxyl groups of plant pectin as a precursor of atmospheric methane: evidence from deuterium labelling studies.
In: New Phytologist; Volume178, Issue4, (2008), DOI 10.1111/j.1469-8137.2008.02411.x
Quelle: Max-Planck-Institut für Chemie, MPIC
Aktualisiert am 15.05.2008.
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