{"id":103014,"date":"2024-11-06T02:24:00","date_gmt":"2024-11-06T01:24:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=103014"},"modified":"2024-11-04T17:01:21","modified_gmt":"2024-11-04T16:01:21","slug":"der-unbekannte-klimafaktor-aus-dem-permafrost","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/der-unbekannte-klimafaktor-aus-dem-permafrost\/","title":{"rendered":"Der unbekannte Klimafaktor aus dem Permafrost"},"content":{"rendered":"\n

Die \u00d6kologin Christina Biasi entschl\u00fcsselt, unter welchen Bedingungen winzige Organismen dazu beitragen, dass Permafrost-B\u00f6den Lachgas aussto\u00dfen. Ihre Forschung k\u00f6nnte entscheidend f\u00fcr die Erstellung zuk\u00fcnftiger Klimaszenarien sein.<\/p>\n\n\n\n

Vor mehr als 15 Jahren machen Christina Biasi und ihre Kolleg:innen von der Universit\u00e4t Ostfinnland eine \u00fcberraschende Entdeckung. Die \u00d6kolog:innen messen in der arktischen Tundra Gasstr\u00f6me aus Permafrostb\u00f6den \u2013 also B\u00f6den, die mehr als zwei Jahre am St\u00fcck gefroren sind. Meist sto\u00dfen diese Kohlendioxid (CO2<\/sub>) und Methan (CH4<\/sub>) aus. \u201eBei den Analysen im Gaschromatografen fielen uns allerdings auch hohe Konzentrationen von Distickstoffmonoxid (N2<\/sub>O) auf. Wir mussten die Proben verd\u00fcnnen, um sie messen zu k\u00f6nnen. Das hatten wir absolut nicht erwartet\u201c, erz\u00e4hlt Biasi, die heute an der Universit\u00e4t Innsbruck forscht. 2009 publizierte sie ihre Erkenntnisse in einem der ersten wissenschaftlichen Paper<\/a> zu N2<\/sub>O-Emissionen aus Permafrostb\u00f6den.<\/p>\n\n\n\n

In ihrem aktuellen Forschungsprojekt \u201eErrechnungen zum Lachgas-Budget von Permafrostb\u00f6den\u201c(PERNO)will die \u00d6kologin herausfinden, wie N2<\/sub>O, auch Lachgas genannt, in diesen B\u00f6den entsteht. Mit diesem Wissen lie\u00dfen sich Aussagen \u00fcber die Zukunft treffen. Sie vermutet bisher unbeachtete Emissionen, welche die Erderw\u00e4rmung weiter beschleunigen.<\/p>\n\n\n\n

Eisige B\u00f6den und winzige Wesen<\/h3>\n\n\n\n

\u201eN2<\/sub>O h\u00e4ngt mit dem Stickstoffzyklus zusammen. Landwirtschaftlich genutzte Fl\u00e4chen, die mit stickstoffbasiertem D\u00fcnger ged\u00fcngt werden, sind die Hauptquellen\u201c, erkl\u00e4rt die \u00d6kologin. Doch auch nat\u00fcrliche \u00d6kosysteme emittieren das Treibhausgas. Permafrostb\u00f6den galten allerdings lange als vernachl\u00e4ssigbare Quellen. Man nahm an, dass sie Stickstoff-limitiert seien. \u201eMittlerweile ist aber bekannt, dass dies nicht immer der Fall ist und aus Permafrost-Sonderstandorten wie in der Arktis oder Tundra Lachgas in sehr hohen Raten ausgast\u201c, erkl\u00e4rt Biasi. Hinzu kommt, dass die Folgen der Klimakrise die Dynamiken in diesen gefrorenen B\u00f6den ver\u00e4ndern.<\/p>\n\n\n\n

Winzige Lebewesen sind am Stickstoffkreislauf in B\u00f6den beteiligt. Bestimmte Arten von Mikroben gewinnen Energie, indem sie Ammoniak beziehungsweise Ammonium zu Nitrat reduzieren. Andere \u201everatmen\u201c Nitrat unter sauerstoffarmen Bedingungen haupts\u00e4chlich zu Stickstoff (N2<\/sub>), aber auch zu Lachgas. Wenn Permafrostb\u00f6den auftauen, steht den Mikroben mehr organisches Material zur Verf\u00fcgung, das sie umwandeln k\u00f6nnen. So kann es dazu kommen, dass Stickstoff und Lachgas auch aus diesen B\u00f6den ausgast.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/a>
Palsa-Moore kommen an den R\u00e4ndern der durchgehenden Permafrostzonen in den Polargebieten vor. Sie bestehen aus Torfh\u00fcgeln mit Permafrostkernen, den Palsas. Zu den Folgen des Klimawandels in der Arktis z\u00e4hlt die Freisetzung von gro\u00dfen Mengen an Treibhausgasen wie Lachgas, Methan und Kohlendioxid. \u00a9 Universit\u00e4t Innsbruck<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Klima im Kleinen<\/h3>\n\n\n\n

\u201eWir wollen diesen Stickstoffkreislauf in unterschiedlichen Szenarien aufschl\u00fcsseln\u201c, erkl\u00e4rt Christina Biasi. Sie arbeitet mit dem PhD-Studenten Matej Znaminko und der wissenschaftlichen Mitarbeiterin Tatiana Trubnikova zusammen. Sie analysieren Proben von rund 50 Torfmoorb\u00f6den. Diese stammen aus unterschiedlichen Weltregionen \u2013 Kanada, Sibirien, Skandinavien etwa \u2013 sowie unterschiedlichen Bodentiefen. Viele Bodenproben erhielten die Forschenden von internationalen Kooperationspartnern, etwa von Kolleg:innen der Universit\u00e4t Ost-Finnland. Im Labor setzen sie die B\u00f6den Temperaturen von vier, zw\u00f6lf und 20 Grad Celsius aus. Zudem variieren sie die Feuchtigkeitsstufen. \u201eSo wollen wir herausfinden, wie sich die N2<\/sub>O-Emissionen ver\u00e4ndern, wenn die Temperaturen als Folge der Klimakrise steigen und sich der Wasserhaushalt, etwa durch Trockenheit, \u00e4ndert\u201c, erkl\u00e4rt die Forscherin. In weiterer Folge analysieren Biasi und ihr Team, welche Treibhausgase in welcher Konzentration emittiert werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschenden wollen verstehen, welche Mikroben in welchen Szenarien dazu beitragen, dass die B\u00f6den mehr N2<\/sub>O emittieren. Dabei hilft ihnen die sogenannte Isotopenanalyse. Diese Methode macht sich zwei Tatsachen zu eigen: Etwas weniger als ein Prozent des Stickstoffes, der in der Natur vorkommt, besitzt mehr Neutronen als Protonen im Kern. Diese sogenannten N15-Atome haben eine h\u00f6here Masse als die h\u00e4ufigeren N14-Atome. Und: Mikroorganismen bevorzugen N14-Atome. \u201eDurch die Isotopenanalyse sehen wir einen Fingerabdruck von N2<\/sub>O, der uns zeigt, welche mikrobiellen Prozesse in der Verarbeitung von Stickstoff aktiv sind\u201c, erkl\u00e4rt Christina Biasi.<\/p>\n\n\n\n

Auf die Wirkung kommt es an<\/h3>\n\n\n\n

In der Permafrost-Forschung gibt es Spielraum f\u00fcr neue Erkenntnisse. \u201eWir haben etwa bereits unbekannte Arten von Mikroorganismen in unseren Proben gefunden, die N2<\/sub>O-Emissionen bedingen. Sie geh\u00f6ren zur Gruppe der Archaeen\u201c, sagt die \u00d6kologin. Nun will sie herausfinden, wie diese einzelligen Lebewesen sich verhalten, wenn es trockener, eventuell auch feuchter und w\u00e4rmer wird \u2013 und was das f\u00fcr das Weltklima bedeutet.<\/p>\n\n\n\n

Auf Lachgas entfallen f\u00fcnf Prozent der menschengemachten Treibhausgasemissionen. Kohlendioxid und Methan (CH4<\/sub>) sind aufgrund ihrer Menge die weltweit relevantesten Treibhausgase. Lachgas besitzt allerdings ein 300 Mal h\u00f6heres Erw\u00e4rmungspotenzial als CO2<\/sub>. Hinzu kommt: Die N2<\/sub>O-Emissionen sind seit den 1980er-Jahren um 40 Prozent gestiegen.<\/p>\n\n\n\n

Trockene B\u00f6den, hohe Emissionen<\/h3>\n\n\n\n

Christina Biasi und ihr Team wollen simulieren, wie sich der N2<\/sub>O-Aussto\u00df in den Permafrost-Gebieten der Arktis und der Tundra entwickeln wird. \u201eDie Datenbank steht. Auch das Modell ist mit den Rohwerten bereits gelaufen. Aktuell laufen die Experimente, welche die Daten liefern, um das Modell anzupassen und zu verfeinern\u201c, erz\u00e4hlt die \u00d6kologin. Die finalen Ergebnisse werden mit dem Projektende im August 2025 kommuniziert. Basierend auf der aktuellen Wissenslage sagt Biasi schon heute: \u201eMan nimmt an, dass die Lachgasemissionen in arktischen Gebieten zunehmen werden.\u201c Sie k\u00f6nnten die Erderw\u00e4rmung weiter anheizen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eWie sich diese Emissionen entwickeln\u201c, hebt die Forscherin hervor, \u201eh\u00e4ngt aber vor allem davon ab, wie warm es noch wird. Aktuell geht man davon aus, dass bis 2100 rund 80 Prozent des Permafrosts in den n\u00f6rdlichen Torfmooren verloren gehen wird.\u201c Das bedeutet nicht nur h\u00f6here N2<\/sub>O-Emissionen. Tauen Permafrostmoore, bauen Mikroben organisches Material, das aus Kohlenstoff besteht, ab. Durch diesen Prozess werden enorme Mengen an CO2<\/sub> freigesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Eine Nation, die niemand will<\/h3>\n\n\n\n

Die Zeit zu handeln, um die Erderw\u00e4rmung zu begrenzen, so Biasi, sei jetzt. Passiert zu wenig, wird das Auftauen von Permafrostb\u00f6den diese enorm beschleunigen. Bis 2100 k\u00f6nnten die globalen auftauenden oder aufgetauten Permafrostb\u00f6den \u00e4hnlich viele CO2<\/sub>-\u00c4quivalente aussto\u00dfen wie Staaten, die zu den gr\u00f6\u00dften Emittenten z\u00e4hlen \u2013 also etwa China oder die USA. \u201eMan kann dann tats\u00e4chlich von einer Permafrost-Nation sprechen. Das ist eine Entwicklung, die man nicht r\u00fcckg\u00e4ngig machen kann. Ist Permafrostboden erst aufgetaut, bildet er sich nicht so schnell wieder\u201c, so die Forscherin.<\/p>\n\n\n\n

N2<\/sub>O-Emissionen aus Permafrostb\u00f6den wurden in Prognosen, etwa aus Berichten des Weltklimarates (IPCC) lange ausgeklammert. Erst im j\u00fcngsten Synthesebericht aus dem Jahr 2023 kamen sie vor. Mit ihrer Forschung will Christina Biasi helfen, diese wenig beachteten Emissionen vorherzusagen und miteinzubeziehen \u2013 f\u00fcr ein besseres Verst\u00e4ndnis unserer sich erw\u00e4rmenden Welt.<\/p>\n\n\n\n