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Die Freisetzung von Methan aus Hochmooren ist kleiner als erwartet - weil der Torfboden in den Mooren wie ein Akku wiederholt geladen und entladen werden kann?

Lay summary

Hochmoore in nördlichen Breiten sind ein wichtiger Speicher im globalen Kohlenstoffkreislauf. Aufgrund der grossen Menge an gespeichertem Kohlenstoff ist es wichtig Prozesse zu verstehen, die zu einer Freisetzung des Kohlenstoffs aus Mooren in Form von Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre führen. Prozesse, die zur Freisetzung von Methan führen sind von besonderer Relevanz aufgrund der großen Klimawirksamkeit dieses Gases.

Methan kann als Endprodukt der mikrobiellen Zersetzung organischer Substanzen in den wassergesättigten Moorböden gebildet werden. Dieser Prozess ist jedoch energetisch ungünstig und wird daher unterdrückt, wenn Mikroorganismen die Möglichkeit haben, organische Substanzen auf energetisch günstigerem Weg zu zersetzen. Im letzteren Fall übertragen die Mikroorgansimen die bei der Zersetzung freiwerdenden Elektronen auf spezielle Substanzen, die diese Elektronen aufnehmen können: sogenannte Elektronenakzeptoren. Literaturstudien deuten darauf hin, dass es in Hochmooren einen bisher unentdeckten Elektronenakzeptor geben muss. Diese Vermutung basiert auf Messungen die zeigen, dass oftmals deutlich weniger Methan aus Moorböden freigesetzt wird, als man durch die Mengen bekannter Elektronenakzeptoren erklären kann. Wohin werden Elektronen möglicherweise noch übertragen?

Ziel des Projektes ist es zu untersuchen, ob nicht der Torf (der „Feststoff“ aus dem die Moore aufgebaut sind) dieser bisher unbekannte Elektronenakzeptor sein kann. Um diese Hypothese zu untersuchen, werden zwei Arten von Versuchen durchgeführt. Zum einen Versuche, die untersuchen, ob und wenn ja wie viele Elektronen auf den Torf übertragen werden können – sowohl von Mikroorganismen in den Mooren also auch bei chemischen Reaktionen unter kontrollierten Bedingungen im Labor. Zum anderen Versuche, die untersuchen, ob die Elektronen, die auf den Torf übertragen wurden, vom Torf anschließend an Sauerstoff abgegeben werden können. Dieser zweite Prozess kann in Mooren beispielsweise dann stattfinden, wenn während trockenen Perioden der Wasserspiegel in den Mooren sinkt. Dann dringt Luftsauerstoff von oben in die Hochmoore ein und trifft dort auf Torfmaterial, auf das Mikroorganismen unter vormals wassergesättigten Bedingungen Elektronen übertragen haben. Vereinfacht kann man sagen, es wird untersucht, inwieweit der Torf in den Mooren wie ein „Akku“ funktioniert: der Akku wird unter wassergesättigten Bedingungen durch Mikroorganismen geladen und dann anschließend mit Sauerstoff wieder entladen. Diese mögliche „Akkufunktion“ des Torfes wird sowohl in Laborversuchen als auch in Feldarbeiten direkt in schwedischen Hochmooren untersucht. Sollte Torf eine Akkufunktion haben, so ließe sich damit erklären, warum Moorböden oftmals weniger Methan freisetzen, als man sich vormals erklären konnte. Wir erwarten, dass das Berücksichtigen der Akkufunktion des Torfes zu einem besseren Verständnis führt, welche Methanmengen aus nördlichen Mooren in die Atmosphäre freigesetzt werden.