 |
|
|
|
|
|
 |
 |
Neues aus der Welt der Wissenschaft |
|
|
|
|
|
|
Methanproduzenten in Reisfeldern identifiziert |
|
| | | Mikroorganismen in den Böden gefluteter Reisfelder sind für etwa 10 bis 25 Prozent der weltweiten Methan-Emissionen verantwortlich. Deutsche Wissenschaftler haben nun die konkreten Verursacher entdeckt: Es handelt sich um eine spezielle Gruppe von Archaebakterien. |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Der Stoffwechsel dieser Bakterien-Gruppe ist offenbar von globaler Bedeutung für das Klima auf der Erde, wie die Forscher des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg betonen.
|
|
Die Studie "In Situ Stable Isotope Probing of Methanogenic Archaea in the Rice Rhizosphere" von Yahai Lu und Ralf Conrad erschien im Fachjournal "Science" (Band 309, S. 1088-1090; DOI: 10.1126/science.1113435). |
|
|
 Zum Originalartikel (kostenpflichitg) |
|
|
|
|
|
|
Methan - Treibhausgas Nr. 2 |
|
| |
Methan ist nach Kohlendioxid das zweitwichtigste Treibhausgas. Seine Konzentration in der Atmosphäre nimmt aufgrund menschlicher Aktivitäten immer weiter zu. Neben natürlichen Feuchtgebieten sind vor allem geflutete Reisfelder wichtige Quellen, die bis zu einem Viertel des Methanhaushalts in der Atmosphäre liefern.
Dieses Methan wird in den gefluteten Böden von einer komplexen Gemeinschaft von Mikroorganismen gebildet, die gemeinsam organisches Material abbauen.
|
|
|
|
|
|
Reisfelder auf den Philippinen
|
|
| |
Batad, ein kleines Dorf inmitten von Reisfeldern, liegt im Norden von Luzon, Philippinen. Diese Gegend ist bekannt für ihre kunstvollen Reisterrassen und wird von vielen Touristen besucht.
|
|
|
|
|
|
Hauptproduzenten Archaea |
|
| |
Am Ende dieses komplexen Abbauprozesses stehen die so genannten methanogenen Archaea ("Archaebakterien"). Diese bilden Methan, indem sie entweder Acetat zu Methan und Kohlendioxid spalten oder Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Methan reduzieren.
Aus beiden Prozessen beziehen die Archaea ihre Lebensenergie. Acetat und Wasserstoff stammen aus dem Abbau von organischem Material, der von bakteriellen Gärungsorganismen geleistet wird.
|
|
|
|
|
|
Wurzeln werden im Boden abgebaut |
|
| |
Einen großen Teil des organischen Materials im Boden machen Wurzeln aus. Etwa 30-60 Prozent der Netto-Photosynthese der Pflanzen gelangt in die Wurzeln, und davon werden etwa 40-90 Prozent in den Boden ausgeschieden bzw. gelangen als abgestorbene Wurzeln dorthin.
In den Reisfeldern sind die im Wurzelbereich lebenden Mikroorganismen von entscheidender Bedeutung für die Emission von Methan. Japanische Forscher hatten bereits gezeigt, dass in Reisfeldern bis zu 50 Prozent des emittierten Methans aus der Photosynthese der Reispflanzen stammt.
Frühere Arbeiten der Marburger Forscher zeigen, dass das aus Wurzeln von Reispflanzen gebildetes Methan überwiegend durch die Reduktion von Kohlendioxid (mit Wasserstoff) entsteht und dass im Wurzelbereich verschiedene Arten methanogener Archaea vorkommen. Doch welche dieser Bakterien für die Methanbildung verantwortlich sind, war bisher nicht bekannt.
|
|
|
|
|
|
Verursachern mit schwerem Kohlenstoff auf der Spur |
|
| |
Um dies herauszufinden, haben die Max-Planck-Forscher Töpfe mit geflutetem Reisfeldboden im Gewächshaus mit 13C-markierten Kohlendioxid begast, so dass die Photosyntheseprodukte der Reispflanzen ebenfalls mit dem schweren Kohlenstoffisotop markiert wurden.
Wie erwartet bildete sich aus diesen schweren Photosyntheseprodukten schweres Methan, das in die Atmosphäre entweicht. Mindestens 15 Prozent dieses Methans stammte aus der Photosynthese.
|
|
|
|
|
|
RNA der Mikroben charakterisiert |
|
| |
Doch nicht nur das Methan sondern auch die methanbildenden Archaea wurden durch die Photosyntheseprodukte mit schwerem Kohlenstoff markiert. Dies konnten die Wissenschaftler durch die Analyse einer für die Taxonomie charakteristischen Verbindung, der ribosomalen RNA, feststellen.
Hierzu haben sie die ribosomale RNA aller Bodenmikroorganismen dem durchwurzelten Boden entnommen und alle Anteile, die mit schwerem Kohlenstoff markiert waren, mittels Dichtegradienten-Zentrifugation abgetrennt. Die auf diese Weise abgetrennte schwere ribosomale RNA wurde danach mit molekularbiologischen Methoden charakterisiert.
|
|
|
|
|
|
"Täter": RC-I-Archaea |
|
| |
Dabei zeigte sich, dass nur eine bestimmte Gruppe von Archaea mit dem schweren Kohlenstoff markiert war, nämlich die so genannten Rice-Cluster-I (RC-I)-Archaea. Demnach haben diese Archaea den von Pflanzen verarbeiteten schweren Kohlenstoff eingebaut.
Von den bislang nicht isolierten und somit physiologisch wenig charakterisierten RC-I Archaea existiert zur Zeit lediglich eine Anreicherungskultur.
Die Marburger Wissenschaftler sind jetzt dabei, das Genom dieser angereicherten RC-I-Archaea zu sequenzieren. Sie wollen dadurch einen besseren Einblick in die Fähigkeiten dieser für die Methanemission aus Reisfeldern wichtigen Mikrobengruppe erhalten.
[science.ORF.at/MPG, 12.8.05]
|
|
|
01.01.2010 |
