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Partioning Tree Methane Emissions

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Neuartiges Messverfahren für Methanemissionen aus Wäldern in der Entwicklung

Boreale Wälder produzieren Methan, aber über die Größenordnung, in der sie zu den Treibhausgasen in der globalen Atmosphäre beitragen, ist nicht viel bekannt.

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Methan ist gleich nach Kohlendioxid das zweitwichtigste Treibhausgas, weist aber ein größeres Wärmespeicherungsvermögen als Kohlendioxid auf. „Meine Forschung untersucht, ob die Stämme oder Triebe der Bäume eine Methanquelle darstellen, an die wir bisher noch nicht gedacht haben“, sagt Lukas Kohl, Forscher des Projekts PaTreME am Institute for Atmospheric and Earth System Research (INAR) der Universität Helsinki in Finnland. Bekannt ist, dass Böden unter bestimmten Wetterbedingungen Methan aufnehmen und erzeugen können. „Betrachten wir jedoch den Wald als Ganzes, so sehen wir das nicht“, fügt Kohl hinzu, dessen im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Forschung sich auf Wälder in Finnland konzentrierte, nachdem er einige Jahre lang kanadische Wälder untersucht hatte. Mehrere Prozesse erzeugen Methan im Boden, das über die Stängel und Stämme der Pflanzen an die Pflanzenoberfläche transportiert wird, wie er erklärt. „Es könnte von Mikroorganismen produziert werden, die im Inneren der Pflanzen leben, oder auch durch Reaktionen, an denen keine Mikroorganismen in den Nadeln beteiligt sind, wie es etwa bei einer Reaktion auf ultraviolettes Licht vorstellbar wäre.“ Ist die Quelle bekannt, wäre vorhersagbar, wie viel Methan ein Wald ausstoßen wird und wie es sich bei verschiedenen Waldbewirtschaftungsverfahren verändert, was wiederum Auswirkungen auf die globale Treibhausgasbilanz hat. „Letztlich wollen wir Modelle erstellen, die diesen Zusammenhang mathematisch genau beschreiben“, erläutert Kohl. „Mit Blick in die Zukunft werden sie dazu beitragen, klimafreundliche landwirtschaftliche Waldwirtschaftspraktiken zu entwickeln, die sich positiv auf die globalen Methanemissionen und die biologische Vielfalt auswirken“, erklärt er.

Methan von den Bäumen sammeln

Die Gruppe, die zeitweise als Teil des größeren, vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts MEMETRE arbeitet, entwickelte eine neue Methode zur Methansammlung, da mit anderen Methoden nicht ausreichend Gas aus den Baumtrieben zur Analyse gewonnen werden konnte. „Wir haben eine Kunststoffkammer rund um ein Nadelbüschel, einen Baumtrieb, gelegt und im Verlauf der Zeit beobachtet, wie sich die Methanmenge in der Kammer verändert“, berichtet Kohl. Das ist jedoch nicht ganz so einfach, wie es klingt. Legt man Laub in eine Kammer, verändert das die Umgebung. „Es verbraucht das gesamte Kohlendioxid. Betreibt es Photosynthese, setzt es eine Menge Wasser frei, das an den Kammerwänden kondensieren kann und sich heizt ebenfalls aufheizt“, merkt er an. „Deswegen haben wir ein Messsystem konstruiert, das automatisch Kohlendioxid nachfüllen, das System runterkühlen und überschüssiges Wasser entfernen kann, und das automatisch misst.“ „Wir haben sechs Triebe von sechs verschiedenen Bäumen in diesen Kammern und können bei jedem einzelnen alle ein oder zwei Stunden automatisch den Methantransport von der Nadel in die Luft messen, und das auch nachts“, fügt Kohl hinzu und betont, dass diese Methode noch nie zuvor eingesetzt wurde. Um die Methanquellen voneinander zu unterscheiden, zirkuliert die Luft wiederholt zwischen der Kammer und einem Computeranalysator. Die Messungen werden dann mit der Analyse stabiler Isotope und chemischer Spuren im Labor sowie mit mikrobiellen biochemischen Modellen kombiniert.

Direkte Auswirkungen des Lichts auf Emissionen

Viele der Daten befinden sich noch in der Auswertung. „Aber wir registrieren Methanemissionen, wenn die Sonne scheint oder wenn das Licht im Gewächshaus eingeschaltet wird, und sie verschwinden fast sofort, wenn es dunkel wird“, stellt Kohl fest, was darauf hinweist, dass die Methanerzeugung wahrscheinlich auf eine von den Mikroorganismen im Boden unabhängige Lichtreaktion zurückzuführen ist. Neben der Arbeit mit Baumtrieben, die nur geringe Gasmengen für die Analyse liefern, beschäftigte sich das Team auch mit einzelnen Grashalmen in Torfgebieten, die viel höhere Methanemissionen aufweisen. Ziel war hier die Weiterentwicklung der Methode. „Jetzt versuchen wir, sie auf das Feld zu übertragen“, sagt Kohl, aber er stellt fest, dass eine echte Herausforderung darin besteht, die Nadeln in einer den natürlichen Bedingungen ähnelnden Umgebung zu halten.

Schlüsselbegriffe

PaTreME, boreale Wälder, boreale Waldgesellschaften, Forstwirtschaft, Methan, Treibhausgase, Photosynthese, Nadeln

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27 Juni 2022