Wissenschaftler haben erstmals erforscht, wie Alpenwiesen „atmen“: Mit Hilfe eines neuen Messinstruments ermittelten sie, wann und wie viel Spurengase die Gräser freisetzen. Dabei zeigte sich, dass die Abgabe der klimawirksamen Gase beim Schneiden und Trocknen um das Dreifache steigt.
Unbewaldete Grasflächen in Gebirgen bedecken zusammen mit tropischen Savannen sowie der subpolaren Tundra ein Viertel unseres Planeten. Ihr Output an organischen Spurengasen hat einen Einfluss auf die Erdatmosphäre, damit auch auf das Klima. Wie groß jedoch der Einfluss dieser flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffverbindungen, so genannter „volatile organic compounds“- kurz VOC, auf Atmosphäre und Klima ist, war bisher weitestgehend unbekannt.
Klimawirksame Spurengase aus Gräsern
„Wenn Gräser wachsen, gedeihen, vergehen, gemäht werden, auf Umweltstress reagieren, setzen sie – so wie alle Pflanzen – eine Reihe an Spurengasen frei. Sie haben großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der gasförmigen Schutzhülle unseres Planeten, auf die Erdatmosphäre und damit auch auf unser Klima“, erklärt Armin Hansel vom Institut für Ionen- und Angewandte Physik der Universität Innsbruck. VOC können beispielsweise das photochemische Gleichgewicht zwischen Stickstoffoxiden und Ozon kippen. Sie tragen so entscheidend zur Entstehung von troposphärischem Ozon bei. Auch in Kondensationsprozessen und bei der Bildung sekundärer, organischer Aerosole spielen diese Spurengase eine wichtige Rolle. Indirekt sind sie daher auch mit der Wolkenbildung verknüpft.
Bisher kaum Daten
„Zur aktuellen Diskussion, ob jene Spurengase, die Pflanzen freisetzen, klimarelevant sind, wollen wir konkrete Daten liefern“, so Hansel. „Trotz der wichtigen Rolle der VOC in der Atmosphärenchemie gibt es weltweit relativ wenige Untersuchungen zur Langzeitemission einer größeren Anzahl flüchtiger Kohlenwasserstoffverbindungen auf Ökosystemebene, insbesondere von Grasflächen.“ Einfacher Grund dafür ist, dass es bisher gar nicht möglich war, alle flüchtigen Spurengase in der Umgebungsluft zum Beispiel einer Wiese, umfassend und schnell zu messen.
Neues Messinstrument entwickelt
Jetzt jedoch haben Physiker der Universität Innsbruck ein Messgerät entwickelt wurde, das erstmals die nötige Technik für solche umfassenden Analysen bietet. Der erste Testlauf der hoch aufgelösten Überwachung emittierter Spurengase lieferte nun erste Ergebnisse, die von der internationalen Scientific Community aufmerksam verfolgt werden. Durchgeführt wurde mit Hilfe des neuen PTR-TOF (Proton-Transfer-Reaction Time-of-Flight Mass Spectrometer) in der unmittelbaren Umgebungsluft von Alpenwiesen im Tiroler Stubaital bei Neustift auf 970 Metern Seehöhe. Dort läuft eine Langzeitstudie, die Hansels Forschergruppe gemeinsam mit dem Team von Georg Wohlfahrt vom Institut für Ökologie der Universität Innsbruck durchführt.
Mahd setzt besonders viele VOC frei
Laut diesen Ergebnissen setzen Gräser, wenn sie zu wachsen beginnen oder geschnitten werden, besonders große Mengen flüchtiger Spurengase frei. Während der Wachstumsphase emittieren Alpenwiesen Methanol als einziges Spurengas. Beim Schneiden und Trocknen der Gräser, der Heumahd, steigen diese Methanol-Konzentration in der Luft auf das Dreifache. Zusätzlich steigen auch die Emissionen von VOC wie Acetaldehyd und Hexenal an. Als wichtig erachtet werden diese Messungen, „da umgelegt auf den großen Anteil an Grasflächen auf der Erde, die Austauschprozesse der Biosphäre mit der Atmosphäre einen wichtigen Einfluss auf das Klima haben“, so Hansel.
Die bisherigen Untersuchungen zeigen zudem, dass Mähwiesen wie jene in Neustift über längere Zeiträume eine annähernd neutrale Kohlendioxidbilanz aufweisen – größere Aufnahmen von Kohlendioxid werden vor allem durch länger anhaltende Emissionen von Kohlendioxid nach den Mahdereignissen verhindert. Als nächsten Schritt plant das Team eine ausgedehnte Messkampagne in den USA. An der speziellen Software und der mobilen Ausführung des neuen Gerätes feilen die Wissenschaftler derzeit intensiv.
(Universität Innsbruck, 02.08.2010 – NPO)
