Uni Innsbruck
Pflanzen schützen sich vor selbstverursachten Luftschadstoffen
TIROL. Bäume und anderen Pflanzen geben Isopren an die Atmosphäre ab. Durch Oxidationsprozesse entstehen daraus für Pflanzen schädliche Verbindungen. Forscherinnen und Forscher der Universität Innsbruck haben nun einen Mechanismus aufgedeckt, mit dem sich die Pflanzen vor diesen Verbindungen schützen, und entdeckten damit eine wichtige biogene Quelle von oxidierten flüchtigen organischen Verbindungen in der Atmosphäre.
600 Millionen Tonnen pro Jahr
Jedes Jahr geben Pflanzen große Mengen des Kohlenwasserstoffs Isopren an die Atmosphäre ab, ungefähr 600 Millionen Tonnen im Jahr. Diese Mengen entsprechen etwa der jährlichen Emission von Methan auf der Erde.
„Es wird vermutet, dass Bäume Isopren emittieren, um sich vor oxidativem Stress zu schützen“,
erläutert Armin Hansel vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck.
Die Wechselbeziehung von Atmosphäre und Pflanzenwelt wurde nun von dem Forscherteam untersucht.
Pflanzen entschärfen Isopren-Photooxitationsprodukte
In der Atmosphäre wird das von den Pflanzen abgegebene Isopren durch Photooxidation sehr rasch in für Pflanzen schädliche Verbindungen umgewandelt. Die Innsbrucker Wissenschaftler haben junge Pappeln im Labor geringen Dosen dieser Verbindungen ausgesetzt und den Gasaustausch unter kontrollierten Bedingungen studiert. Für die Messungen nutzten die Wissenschaftler ein speziell entwickeltes Massenspektrometer das auch kleinste Konzentrationen dieser chemischen Verbindungen nachweisen kann. Solche Geräte kamen auch auf Messtürmen in Wäldern in Finnland und den USA zum Einsatz.
Anhand der Daten konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass Bäume die schädlichen Verbindungen in ihre Blätter aufnehmen und in die ungefährliche Verbindung Methylethylketon umwandeln. Durch Analysen der Blätter aus den Laborexperimenten im Helmholtz Zentrum München konnte ein Enzym identifiziert werden, dass sehr wahrscheinlich für den Entgiftungsprozess verantwortlich zeichnet.
Auf Basis dieser Ergebnisse haben Wissenschaftler der University of Minnesota mit einem globalen Computermodell die jährliche Produktion von Methylethylketon simuliert.
„Diese Simulationen zeigen, dass Pflanzen rund 1,5 Prozent des emittierten Isopren umwandeln“,
sagt Eva Canaval.
Die Messdaten aus Wäldern in Finnland und den USA bestätigen dies. Die Wissenschaftler vermuten, dass dieser Entgiftungsprozess in Pflanzen eine der wichtigsten natürlichen Quellen für oxidierte flüchtige organische Verbindungen in der Atmosphäre darstellt.
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