In der Welt der Klimaforschung gibt es ständig neue und überraschende Entdeckungen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie der Ökologin Christina Biasi befasst sich mit den emissionsfördernden Eigenschaften von Permafrostböden, ein Thema, das für zukünftige Klimamodelle von entscheidender Bedeutung ist. Das Forschungsteam untersucht, unter welchen Bedingungen winzige Organismen in diesen Böden Lachgas (N2O) produzieren, das bekanntermaßen ein starkes Treibhausgas ist.
Biasi und ihre Kollegen von der Universität Innsbruck haben bereits vor mehr als 15 Jahren unerwartete Ergebnissen zu N2O-Emissionen aus Permafrostböden beobachtet. Bei ihren Messungen stießen sie auf hohe Konzentrationen dieses Gases, was sie zunächst nicht erwartet hatten. Ihre gesammelten Ergebnisse publikierte sie 2009 in einem der ersten wissenschaftlichen Beiträge, der sich mit dieser Thematik beschäftigte.
Der Stickstoffzyklus und seine Bedeutung
Stickstoff ist in vielen biologischen Prozessen entscheidend, und Lachgas ist ein Nebenprodukt, das in verschiedenen Umgebungen entsteht. Biasi erklärt, dass landwirtschaftlich genutzte Flächen die Hauptquellen für N2O sind, da sie oft mit stickstoffhaltigen Düngemitteln behandelt werden. Überraschenderweise sind auch natürliche Ökosysteme, insbesondere Permafrostböden, bedeutende Quellen. Diese Böden, einmal für ihre Neutralität gehalten, zeigen nun, dass sie erheblich zur Lachgasemission beitragen können, besonders wenn sich die klimatischen Bedingungen verändern.
Ein wichtiger Aspekt ihres Projekts „Errechnungen zum Lachgas-Budget von Permafrostböden“ (PERNO) ist das Verständnis, wie N2O in diesen Böden entsteht und welche mikrobiellen Prozesse an der Produktion beteiligt sind. Bei steigenden Temperaturen und veränderten Wasserverhältnissen könnten diese Prozesse noch verstärkt werden.
Die Forschung umfasst die Analyse von Proben aus verschiedenen Regionen, darunter Kanada, Sibirien und Skandinavien. Biasi und ihr Team setzen die Proben unterschiedlichen Temperaturen und Feuchtigkeitsgraden aus, um zu untersuchen, wie sich die N2O-Emissionen ändern. Ihre Erkenntnisse könnten helfen zu verstehen, wie der Klimawandel die Treibhausgasemissionen beeinflussen wird.
Die Mikroben im Boden und ihre Rolle
Eine entscheidende Rolle spielen Mikroben, die im Stickstoffzyklus aktiv sind. Einige von ihnen nutzen Ammoniak als Energiequelle, während andere unter sauerstoffarmen Bedingungen Nitrat abbauen und dabei Lachgas produzieren. Wenn Permafrostböden auftauen, haben diese Mikroben Zugang zu mehr organischem Material, was zu einer erhöhten N2O-Emission führen kann. Hier kommen neue Arten von Mikroben ins Spiel, die bisher in den Forschungsergebnissen nicht berücksichtigt wurden und die Biasi nun näher untersuchen möchte.
Ein weiteres wichtiges Werkzeug in ihrer Forschung ist die Isotopenanalyse, durch die Forscher den „Fingerabdruck“ von N2O in den Proben verfolgen können. Dabei wird analysiert, welche Arten von Stickstoff im Gas vorhanden sind. Dieser Prozess hilft, die mikrobiellen Aktivitäten im Boden zu bestimmen und deren Auswirkungen auf den Umsatz des Gases zu verstehen.
Die potenziellen Emissionen von Lachgas sind alarmierend. Biasi hebt hervor, dass Lachgas zwar nur fünf Prozent der menschengemachten Treibhausgasemissionen ausmacht, jedoch ein 300-mal stärkeres Erwärmungspotenzial als Kohlendioxid (CO2) besitzt. Die Forschung zeigt, dass die Emissionen von N2O seit den 1980er-Jahren um 40 Prozent gestiegen sind.
Christina Biasi und ihr Team haben bereits Simulationen gestartet, um vorherzusagen, wie sich die Emissionen von N2O in den Permafrostgebieten entwickeln werden. Die finale Analyse wird 2025 verfügbar sein, jedoch betont Biasi, dass die bisherigen Erkenntnisse darauf hindeuten, dass die Lachgasemissionen in den arktischen Regionen zunehmen werden und somit die globale Erwärmung weiter beschleunigen könnten.
Die Zukunft sieht für die Permafrostböden düster aus; Schätzungen zufolge könnten bis 2100 rund 80 Prozent dieser Böden verloren gehen. Dies würde nicht nur die N2O-Emissionen erhöhen, sondern auch dazu führen, dass enorme Mengen an CO2 freigesetzt werden, während Mikroben das organische Material im aufgetaute Boden abbauen.
Die Dringlichkeit, den Klimawandel zu bekämpfen, wird von Biasi klar herausgestellt. Der Verfall der Permafrostböden könnte dazu führen, dass diese ähnlich viele CO2-Äquivalente emittieren wie die größten Emittenten weltweit. Mit den kontinuierlichen Veränderungen im Boden und den damit verbundenen klimatischen Auswirkungen ruft sie zur sofortigen Handlung auf, um die Erderwärmung zu begrenzen.
Langfristig hat die Forschung um Christina Biasi das Potenzial, entscheidende Beiträge zu den bisher vernachlässigten N2O-Emissionen aus Permafrostböden zu liefern, um sie in zukünftige Klimamodelle zu integrieren und somit ein besseres Verständnis für die Dynamiken in einer sich erwärmenden Welt zu schaffen. Diese komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikroben, Böden und Klima stehen im Zentrum neuer wissenschaftlicher Entdeckungen, die unser Verständnis des Klimawandels weiter vertiefen werden. Für detaillierte Informationen zu dieser Forschung besuchen Sie www.sonnenseite.com.
