Klimarelevante Bio-Partikel

Kleine Teilchen aus der Biosphäre der Erde, die in die Atmosphäre hoch getragen werden, beeinflussen das Klima vermutlich weit stärker als bisher gedacht. Bisher wurde angenommen, dass vor allem Partikel aus den großen Wüstengebieten der Erde, und Salzteilchen aus den Meeren und anthropogene Stäube in die Atmosphäre eingetragen werden und dort den Treibhauseffekt verstärken oder abschwächen können. "Tatsächlich aber sind kleine biologische Teilchen beispielsweise von Tierhaaren, von Pflanzenabrieb, zerbröselte Blätter im Herbst, Hautschuppen, Pollen, Viren oder Bakterien für das Geschehen in der Atmosphäre ebenso wichtig", erklärt Ruprecht Jaenicke von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Das Wissenschaftsjournal "Science" hat die Forschungsergebnisse zum Vorkommen von Zellmaterial und Proteinen in der Atmosphäre in seiner jüngsten Ausgabe veröffentlicht.

Abb.: Mehrjährige Messungen des zellulären atmosphärischen Aerosols in Mainz (oben) und am Baikalsee, Sibirien (unten). Angegeben sind die Konzentrationen der zellulären und aller Teilchen größer als 0,2 µm Radius. Außerdem ist auf der rechten Ordinate der Prozentsatz des zellulären Materials an allen Teilchen dargestellt. Die zellulären Teilchen wurden mit einem Proteinfarbstoff und anhand von Form und markanten Elementen identifiziert. (Quelle: Jaenicke/Mainz)

Atmosphärische Staubteilchen spielen eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des globalen Klimas und können den Treibhauseffekt entweder verstärken oder abmildern. In allen Abschätzungen zum Klima wird das Wissen um diese Teilchen, im Gegensatz zu den klassischen Klimagasen, als besonders gering eingestuft. Die Forschung hat ihr Augenmerk bisher vor allem auf mineralische Teilchen aus den Wüsten, vor allem der Sahara, und Salzteilchen aus den Ozeanen, Biomassenverbrennung und etwa Ruß und Sulphat gerichtet. Schätzungen zufolge gelangen jährlich 2000 Teragramm Mineralstaub und 3300 Teragramm Seesalz in die Luft (ein Teragramm entspricht einer Megatonne oder einer Million Tonnen). Dagegen wurde die Menge biologischen Ursprungs mit jährlich 56 Teragramm, laut einer Schätzung, als vernachlässigenswert gering betrachtet. Tatsächlich ist aber, so Ruprecht Jaenicke, das Wissen um die Bio-Aerosole noch sehr begrenzt. Die Teilchen - sie haben eine Größe von einigen millionstel Millimetern bis zu einem Millimeter - könnten von großer meteorologischer und klimatologischer Bedeutung sein. Pollenkörnchen ziehen Wasser schon bei einer Luftfeuchtigkeit unter 100 Prozent an und könnten so frühzeitigörtlich als Keim zur Wolkentropfenbildung fungieren. Andere biologische Materialien, wie Zerfallsprodukte der Vegetation mit den dazugehörenden Mikroorganismen und marines Plankton, sind exzellente Kristallisationspunkte für atmosphärisches Eis. Dieses löst wiederum Regen aus und entzieht damit der Atmosphäre Wasser. "Man kann sich gut vorstellen, welche Auswirkungen das auf die weltweite Wolkenbedeckung, den Treibhauseffekt und seine Folgen sowie auf die Verteilung der Niederschläge hat, wenn die Quelle und die Verteilung von zellulären Aerosol-Teilchen auf einer regionalen bis globalen Ebene variiert", heißt es in der Science-Veröffentlichung.

Nach Einschätzung von Ruprecht Jaenicke, dem Leiter des Instituts für Physik der Atmosphäre der Universität Mainz, macht der biologische Anteil am Gesamtaerosol durchschnittlich etwa 25 Prozent aus - überall mindestens 10 Prozent und in Sibirien gelegentlich bis zu 80 Prozent. Außerdem zeigen Datenerhebungen, dass die PBAPs (primary biological aerosol particles) kaum jahreszeitliche Schwankungen aufweisen - entgegen der verbreiteten Annahme, dass die Konzentrationen im Frühjahr und Sommer höher sein müssten als im Winter.

Quelle: idw

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Ruprecht Jaenicke, Abundance of Cellular Material and Proteins in the Atmosphere, Science 308, 73 (2005).
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1106335  
• Institut für Physik der Atmosphäre, Johannes Gutenberg-Universität Mainz:
  http://www.uni-mainz.de/FB/Physik/IPA/  
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• Abbildung in höherer Auflösung:
  http://zope.verwaltung.uni-mainz.de/presse/bilder/atmosphaere