Methan: Vegetation als Quelle

Methan: Vegetation als Quelle für ein Treibhausgas

Von Reinhard Wandtner, FAZ 21.5.08

FAZ 21. Mai 2008 Vor gut zwei Jahren hat sich Frank Keppler auf gefährliches Terrain begeben. Mit seiner Forschergruppe am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg war ihm der Nachweis gelungen, dass Pflanzen das stark als Treibhausgas wirkende Methan freisetzen können. Für jene Botaniker und Klimaforscher, die „bewährte“ Thesen lieber bestätigt als in Frage gestellt sehen, muss das einer wissenschaftlichen Kriegserklärung gleichgekommen sein. Denn das aus der belebten Natur stammende Methan, so die Lehrmeinung, wird nur von Mikroben erzeugt, und zwar enzymatisch unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff. Als wichtigste Quellen gelten Sümpfe und andere Feuchtgebiete, überflutete Reisfelder sowie der Verdauungstrakt von Wiederkäuern und Termiten.

Der Befund der Heidelberger Forscher, dass Methan auch von Pflanzen und sogar trotz des Sauerstoffs der Luft gebildet werden kann, „hat die Welt der Pflanzenphysiologie erschüttert“, wie die niederländischen Botaniker Tom Dueck und Adrie van der Werf jetzt in dem Fachjournal „New Phytologist“ schreiben. Zweifel an der Zuverlässigkeit der Beobachtungen wurden laut, und auch Dueck hegte sie damals. Nun haben die Wissenschaftler um Keppler, der inzwischen am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz arbeitet, ihre früheren Befunde untermauert.

Proben ausschließlich von Pflanzenmaterial

Ausgangssubstanzen für die Entstehung des Treibhausgases sind Pektine – Vielfachzucker, die in den Zellwänden von Pflanzen als Gerüstmaterial dienen. Diese enthalten Methoxy-Gruppen als Vorläufer des Methans. Vermutet haben das Keppler und andere Forscher zwar schon vor Jahren, aber erst jetzt konnte der Prozess zweifelsfrei nachgewiesen werden, und zwar anhand einer Isotopen-Analyse. Die Wissenschaftler hatten dafür gesorgt, dass Pektin und Polygalacturonsäure als weiterer potentieller Ausgangsstoff anstelle gewöhnlichen Wasserstoffs das Wasserstoff-Isotop Deuterium enthielten. Und dieses tauchte in dem aus den Pflanzen entweichenden Methan wieder auf.

Die Forscher verwendeten frisches oder getrocknetes Material von unterschiedlichen Pflanzen, zum Beispiel Blätter. Sie verzichteten dieses Mal auf Versuche mit ganzen Pflanzen, um möglichen störenden Einflüssen vorzubeugen. Die Proben setzten sie Wärme und ultravioletter Strahlung aus, wie sie im Sonnenlicht vorkommt. Einmal beschränkte man sich auf eine Erwärmung auf 20 bis 100 Grad, in einer weiteren Versuchsreihe kombinierte man Wärme und Strahlung, und in der dritten Variante ließ man nur die ultraviolette Strahlung einwirken.

Satelliten ermitteln hohe Methankonzentrationen

Wie Keppler zusammen mit Forschern aus Belfast und Utrecht nun in der Zeitschrift „New Phytologist“(Bd. 178, S. 808) berichtet, erwies sich vor allem das ultraviolette Licht als Motor für die Methanproduktion. Jedesmal, wenn die Lampe eingeschaltet wurde, entwich das Gas aus den Proben. Fehlte das ultraviolette Licht, musste das Material auf mindestens 80 Grad erwärmt werden, bis ähnlich viel Methan entstand. Offenbar handelt es sich um unterschiedliche Reaktionsmechanismen. Ganz geklärt sind die Prozesse aber noch nicht. So hat sich gezeigt, dass unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung auch Methan ohne Deuterium entsteht, was auf eine andere Ausgangssubstanz hinweist. Dass Gewächse zwar Methan abgeben, es aber nicht aktiv produzieren, dürfte nach den Worten von Dueck bei Pflanzenphysiologen mit gewisser Erleichterung aufgenommen werden.

Welchen Beitrag das Methan aus Pflanzen zum globalen Budget dieses Treibhausgases leistet, ist schwer abzuschätzen. Von Satelliten aus hat man jedenfalls über tropischen Regenwäldern erstaunlich hohe Methankonzentrationen ermittelt. Die in Pflanzen unter Einfluss des Sonnenlichts ablaufenden Reaktionen, denen man jetzt auf die Spur gekommen ist, scheinen eine Erklärung dafür zu liefern.

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Methan - ein Stück normale Natur!
Klaus Ermecke (kermecke) LB faz.net

Methan: ein Wort mit "M" - wie Märchenstunde! Denn eine ganze Reihe von Legenden wurden in den letzten Jahren gebildet, um den CO2-Märchen vom "anthropogenen Treibhauseffekt" noch eins obendrauf zu setzen. Tatsache ist, und der Artikel bestätigt das, daß es eine ganze Reihe natürlicher Quellen für das Methan in der Atmosphäre gibt. Tatsache ist auch - und der Hinweis fehlt hier - daß das Methan auf natürliche Weise zügig abgebaut wird. Dies geschieht durch Ozon, vor allem aber durch das Hydroxyl-Radikal (-OH). Strahlenphysikalisch stellt sich die Situation so dar: Methan ist ein infrarotaktives Gas (vulga "Treibhausgas") bei Wellenlängen etwa zwischen 7 und 8 Mikrometer. Aufgrund von Messungen der Satelliten der NIMBUS-Reihe wissen wir, daß in diesen Frequenzen in einer Höhe von ca. 4 km die Abstrahlung ins Weltall stattfindet. Darunter ist die Atmosphäre "optisch dicht". Strahlung in den Methan-Frequenzen, die vom Erdboden ausgeht, wird also in jedem Fall in der bodennahen Atmosphäre von Methan-Molekülen absorbiert. Weiter oben aber strahlt das Methan ins Weltall ab, es ist also ein Teil des KÜHLSYSTEMS der Atmosphäre. Änderungen im Spurengasanteil würden diese Mechanismen nicht ändern, also keine Aufheizung hervorrufen.

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Bei einer viel ausgedehnteren Bewaldung in früheren, schon geschichtlichen Zeiten gab es offenbar keine irdisch-atmosphärischen "Methan-Probleme". WD