Bodenkühe

Wenn ich Menschen erzähle, dass ich Treibhausgasemissionen aus landwirtschaftlichen Böden messe, ist die häufigste Antwort “Oh, Sie arbeiten mit Kühen.” Beinahe jeder scheint zu wissen, dass Kühe das Treibhausgas Methan (CH4) ausstoßen (was ich sehr gut finde). Allerdings wissen viel weniger Menschen, dass auch Böden eine sehr wichtige Rolle in Bezug auf CH4 spielen. Die folgende Grafik gibt einen kleinen Überblick über CH4 in Böden.

methan-im-boden

In Böden wird CH4 von bestimmten Mikroorganismen produziert, den sogenannten Methanogenen. Die Produktion von Methan ist der letzte Schritt beim Abbau von organischem Material unter anoxischen (= sauerstofffreien) Bedingungen. Methanogene wandeln entweder kleine organische Moleküle oder Kohlenstoffdioxid (CO2) zu CH4 um, und sie können dies nur unter anoxischen Bedingungen, da sie sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff (O2) sind. Böden können permanent anoxisch unterhalb des Grundwasserspiegels sein, oder temporär anoxische Zonen oberhalb des Grundwasserspiegels ausbilden, z.B. nach starkem Regen. Der größte Teil des CH4 im Boden wird unterhalb des Grundwasserspiegels im permanent wassergesättigtem Bereich produziert. Daher sind Feuchtgebiete und Reisfelder starke CH4-Quellen auf regionaler sowie globaler Ebene.

Gase diffundieren immer von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration. Im Fall von CH4 bedeutet das, dass es aus der anoxischen Bodenzone in die gut belüftete (= oxische) Bodenzone diffundiert. Die oxische Bodenzone beherbergt eine andere Gruppe von Mikroorganismen, die sogenannten Methanotrophen. Methanotrophe ernähren sich von CH4 und O2 und wandeln diese in CO2 um. Nur CH4, das nicht verzehrt wird, kann den ganzen Weg bis zur Bodenoberfläche und schließlich in die Atmosphäre diffundieren. Eine gut belüftete Bodenschicht von 20 cm Mächtigkeit ist ausreichend, um die CH4-Emissionen aus wassergesättigten Böden komplett zu unterbinden. Methanotrophe können auch CH4 aufnehmen, das aus der Atmosphäre in den Boden diffundiert. Daher können gut belüftete Böden auch bedeutende Senken für atmosphärisches CH4 sein. Wer mehr über den globalen CH4-Kreislauf und CH4 in Böden wissen möchte, dem empfehle ich die nachfolgenden Links: Warum verschwindet Methan im Waldboden?, 5. Bericht des IPCC (auf Englisch)5. Bericht des IPCC (auf Englisch).

Und jetzt komme ich und sage, dass ich CH4-Produktion in gut belüfteten Böden messen werde. Warum sollte das von Bedeutung sein? Da kommen wir wieder auf die Kühe zurück: Methanogene leben sehr gerne im Verdauungstrakt von Kühen, weil es dort anoxisch ist und es mehr als genug organisches Material als Futter gibt. In Böden bedienen sich einige Methanogene des gleichen Tricks, indem sie im Darm von Blatthornkäferlarven leben, wo es völlig irrelevant für sie ist, wie gut belüftet der umgebende Boden ist. Darum nenne ich diese Käferlarven „Bodenkühe“!

Es gibt über 30000 Blatthornkäferarten und die Anzahl von Larven in Böden kann sehr hoch sein. Daher könnten Blatthornkäferlarven eine sehr wichtige CH4-Quelle sein. Ich sage „könnte“, denn bisher hat es noch keiner im Feld gemessen. Ich beschäftige mich jetzt schon seit fast 10 Jahren mit CH4 in Böden und ich habe erst letztes Jahr gelernt, dass Blatthornkäferlarven kleine „Bodenkühe“ sind.

In meinem Projekt “CH4ScarabDetect” habe ich mir den Feldmaikäfer und den Waldmaikäfer als Untersuchungsobjekte ausgewählt, um erste Eindrücke über die Bedeutung von Blatthornkäferlarven als potenzielle CH4-Quelle im Boden zu gewinnen. Warum ich gerade diese beiden Arten ausgewählt habe, wird Thema meines nächsten Blogeintrags sein. Als kleine Einstimmung hier schon mal ein Foto einer Waldmaikäferlarve.

Created with Nokia Smart Cam

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