Reisterrassen auf den Philippinen. Foto: MPGMarburg (epo). - Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg haben eine Mikroorganismen-Art als Hauptproduzenten von Methan in Reisfeldern identifiziert. Die spezielle Gruppe von Archaea-Bakterien sei mit ihrem Stoffwechsel auch für das globale Klima von Bedeutung, erklärte das Max-Planck-Institut. Methan ist nach Kohlendioxid das zweitwichtigste Treibhausgas und damit für die globale Klimaerwärmung mit verantwortlich.

Ursache für 10 bis 25 Prozent der weltweiten Methan-Emissionen sind Mikroorganismen in den Böden gefluteter Reisfelder. Der Kohlenstoff für das Methan stammt hauptsächlich aus Wurzeln und Pflanzenresten. Doch bisher war wenig über jene Mikroorganismen bekannt, die an dem Kohlenstoff-Kreislauf im Reisfeldboden beteiligt sind. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für terrestrische Mikrobiologie in Marburg haben jetzt eine spezielle Gruppe von Archaea-Bakterien als Hauptlieferanten des Methans aus Reisfeldern identifiziert. Der Stoffwechsel dieser Bakterien-Gruppe sei offenbar von globaler Bedeutung für das Klima auf der Erde, so die Wissenschaftler in der britischen Zeitschrift Science (12. August 2005).

Die Konzentration von Methan in der Atmosphäre, so die Marburger Forscher, 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. 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.

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.

Reisterrassen auf den Philippinen. Foto: MPG
Reisterrassen in Batad/Philippinen. Foto: MPG

Frühere Arbeiten der Marburger Forscher zeigen, dass aus Wurzeln von Reispflanzen gebildetes Methan überwiegend durch die Reduktion von Kohlendioxid (mit Wassertoff) entsteht und dass im Wurzelbereich verschiedene Arten methanogener Archaea vorkommen. Doch welche dieser Bakterien für die Methanbildung verantwortlich sind, war bisher nicht bekannt. Die Marburger Wissenschaftler wollen jetzt das Genom der Archaea sequenzieren und dadurch einen besseren Einblick in die Fähigkeiten dieser für die Methanemission aus Reisfeldern wichtigen Mikrobengruppe erhalten.

Das Projekt wurde durch die Max-Planck-Gesellschaft sowie die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt.

Originalveröffentlichung:

Yahai Lu and Ralf Conrad
In Situ Stable Isotope Probing of Methanogenic Archaea in the Rice
Rhizosphere
Science, 12 August 2005

? Max-Planck-Gesellschaft


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