Potentes Treibhausgas: Pflanzen produzieren möglicherweise mehr Lachgas als gedacht. Wie Experimente nahelegen, setzt die Vegetation das Treibhausgas sogar in klimarelevanten Mengen frei. Demnach könnten schätzungsweise fünf bis zehn Prozent des weltweiten Lachgasgehalts der Atmosphäre auf Pflanzen zurückzuführen sein. Lassen sich die Ergebnisse in weiteren Studien bestätigen, könnte dies unter anderem Auswirkungen auf globale Klimamodelle haben.
Lachgas (N2O) ist ein potentes Treibhausgas: Die Treibhauswirkung des Distickstoffmonoxids ist rund 300-mal stärker als die von Kohlendioxid. Es entsteht vor allem, wenn Mikroben im Boden Stickstoffverbindungen abbauen, die zum Beispiel durch landwirtschaftliche Düngemittel oder Verkehrs- und Industrieabgase in die Umwelt gelangen. Auch überdüngte Flüsse, Moore, auftauende Permafrostböden und nährstoffreiche Waldböden können Lachgas freisetzen.
Die Rolle der Fauna
Die mikrobiellen Bodenorganismen sind allerdings nicht die einzigen Produzenten von Lachgas. Einer weiteren, möglicherweise klimarelevanten Quelle haben sich nun Katharina Lenhart von der Universität Heidelberg und ihre Kollegen gewidmet: Pflanzen. Um zu ermitteln, welche Rolle die Vegetation in Sachen Lachgasausstoß spielt, untersuchten die Wissenschaftler 34 unterschiedliche Pflanzenarten unter Laborbedingungen – darunter Tabak, Mais und Lavendel.
Ihre Experimente führten sie dabei im Dunkeln durch. Denn während Pflanzen tagsüber im Zuge der Photosynthese Kohlendioxid aufnehmen, setzen sie nachts CO2 und Lachgas frei. „Das Verhältnis von N2O und CO2 korreliert, und so konnten wir die bereits gut erforschte Kohlendioxid-Freisetzung der Pflanzen nutzen, um die Menge des abgegebenen Lachgases zu berechnen“, erklärt Lenhart. Zusätzlich führten die Forscher Isotopenanalysen durch, da alle Lachgas-bildenden Prozesse Moleküle mit einem typischen Isotopenfingerabdruck freisetzen.
Klimarelevanter Prozess
„Durch Messung der Isotopenzusammensetzung konnten wir eindeutig zeigen, dass der Großteil des freigesetzten Lachgases nicht durch Bakterien im Boden entsteht und sich von allen bisher bekannten Quellen unterscheidet“, berichtet Lenharts Kollege Frank Keppler. Demnach scheinen Pflanzen weitaus mehr zum Lachgasausstoß beizutragen als bislang angenommen. Konkret legen die Ergebnisse den Forschern zufolge nahe: Immerhin fünf bis zehn Prozent des globalen Lachgasgehalts der Atmosphäre könnten sich auf diesen natürlichen Prozess zurückführen lassen.
Allerdings: „Um die Rolle der Pflanzen am Kreislauf von Lachgas wirklich zu verstehen und genauer zu beziffern, sind weitere Untersuchungen an repräsentativen Pflanzenarten und vor allem an Bäumen notwendig“, betont Lenhart. „Diese Studie war nur ein erster Schritt, um die Lachgasfreisetzung durch Pflanzen zu quantifizieren und die biochemischen Prozesse zu verstehen.“
Auswirkung auf Klimamodelle?
Daher wollen die Wissenschaftlerin und ihr Team die im Labor erzielten Ergebnisse in einem nächsten Schritt in Feldstudien überprüfen und weitere Pflanzenspezies in ihre Forschung miteinbeziehen. Dabei gilt es auch herauszufinden, welcher biochemische Prozess zur Bildung von Lachgas in Pflanzen beiträgt und welche Rolle die Biosphäre bei der Lachgasbildung in der Erdgeschichte gespielt hat.
Von besonderem Interesse sei zudem die Frage, wie steigende globale Temperaturen die Freisetzungsraten von Lachgas durch Pflanzen beeinflussen, schließen die Wissenschaftler. Dies könnte sich in Zukunft auf globale Klimabudgets auswirken, wie sie beispielsweise der Weltklimarat IPCC veröffentlicht. Denn bisher werden Pflanzen in solchen Modellen nicht als relevante Lachgasproduzenten berücksichtigt. (New Phytologist, 2018; doi: 10.1111/nph.15455)
(Universität Heidelberg, 22.10.2018 – DAL)
