Treibhausgas Distickstoffmonoxid produzierende Organismen

Abbildung: 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. [Foto: Dr. Karl-Heinz Kaupe, Grafik: MPI für Chemie]

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Unscheinbare Lebewesen überraschen mit einer für das Klima wichtigen Eigenschaft: Flechten, Moose und Cyanobakterien geben große Mengen des Treibhausgases Lachgas (N₂O, chemischer Name Distickstoffmonoxid ) und geringe Mengen Methan (CH₄) an die Atmosphäre ab. Wie neueste Untersuchungen ergaben, sind kryptogame Schichten, wie der flächige Bewuchs aus Flechten, Moosen, Cyanobakterien und weiteren Mikroorganismen wissenschaftlich genannt wird, für vier bis neun Prozent des aus natürlichen Quellen stammenden Distickstoffmonoxids verantwortlich. Dies fanden 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 Katharina Lenhart, Vertretungsprofessorin am Institut für Pflanzenökologie der Justus-Liebig-Universität Gießen, die Ziele der Studie. Dazu untersuchten die Wissenschaftler 68 Proben unterschiedlicher Flechten und Moose aus verschiedenen Klimaregionen. Sie erfassten die Treibhausgasemissionen der Organismen bei verschiedenen Temperaturen, Wassergehalten, Lichtbedingungen und Stickstoffdüngegaben, um so die Auswirkung der Umweltbedingungen auf die Freisetzung der Klimagase zu ermitteln.

"Die Methanemissionen von kryptogamen Schichten sind gemessen am globalen Rahmen zwar zu vernachlässigen. Bemerkenswert sind jedoch die hohen Freisetzungsraten für Lachgas", so Bettina Weber, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für Chemie. "Generell konnten wir zeigen, dass die N₂O und CH₄ Emissionen ab einer Temperatur von 20 Grad Celsius stark zunehmen", ergänzt sie. Deshalb vermuten die Wissenschaftler, dass die von Flechten, Cyanobakterien und Moosen stammenden Methan- und Lachgasemissionen im Zuge der globalen Erwärmung ansteigen könnten. 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 Wissenschaftler ihre im Labor gefundenen Ergebnisse in Feldstudien überprüfen und weitere Organismen in die Untersuchungen einschließen.

Auf die Idee zu der jetzigen Studie kamen die 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 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.

Katharina Lenhart, Bettina Weber, Wolfgang Elbert, Jörg Steinkamp, Tim Clough, Paul Crutzen, Ulrich Pöschl und Frank Keppler:
Nitrous oxide and methane emissions from cryptogamic covers.
In: Global Change Biology; online erschienen am 07. Juli 2015, DOI 10.1111/gcb.12995

Quelle: Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz

Aktualisiert am 08.07.2015.

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