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Der Weg der Isotope

Markierung zeigt den Beitrag der Pflanzen am Bodenkohlenstoff

Wie kann man bestimmen, wie viel Kohlenstoff über Pflanzenteile und anderes Material jährlich in den Boden gelangt? Die Bestimmung der genauen Menge organischer Verbindungen ist eine echte methodische Herausforderung. Denn zurzeit gibt es keine einfachen Verfahren, mit denen sich beispielsweise die jährlich absterbende Wurzelmasse oder das von den Qurzeln so an den Boden abgegebene Material direkt bestimmen ließe.

Die schematische Zeichnung zeigt, wie sich das Signal des isotopisch markierten Kohlenstoffs von der Pflanze in der Biomasse der Bodenorganismen und dem Bodenkohlenstoffspeicher anreichert. Die Zusammensetzung des CO2 aus der Atmung der Bodenorganismen zeigt, ob vor allem alte, unmarkierte, oder neue markierte Quellen genutzt werden. © MPI für Biogeochemie

Allerdings gibt es eine indirekte Möglichkeit, den Weg des Kohlenstoffs von der Pflanze in den Boden zu verfolgen: die Markierung der Pflanzen mit stabilen Isotopen. Forscher halten dabei Pflanzen für längere Zeit unter einer künstlichen Atmosphäre. In dieser haben sie das Verhältnis zweier Kohlenstoff-Isotope, 12C und 13C, im gesamten CO2-Anteil der Luft gegenüber den natürlichen Bedingungen verändert. Die Pflanzen nehmen das solcherart markierte CO2 aus der Luft auf und bauen den Kohlenstoff daraus in ihre Biomasse ein.

Durch die Messung der Isotopenverhältnisse im Bodenkohlenstoff können die Forscher dann den von den Pflanzen stammenden Anteil bestimmen. Gleichzeitig zeigt ihnen dies, dass dieser markierte Kohlenstoff relativ neu sein muss, er kann erst seit Beginn des Isotopenversuchs in den Boden gelangt sein. Wie schnell die Isotopenmarkierung der Pflanzen in verschiedenen Bodenorganismengruppen auftaucht, lässt außerdem darauf schließen, welche Kohlenstoffquellen diese Tiere oder Bakterien nutzen.

Versuchsaufbau und Messgeräte des Quasom-Freilandexperimentes, bei dem im Gewächshaus Pflanzen in einer Atmosphäre mit markiertem CO2 heranwachsen. © MPI für Biogeochemie

Dieses Verfahren setzen die Forscher des MPI für Biogeochemie zurzeit in einem umfangreichen Feldexperiment (Quasom-Projekt) ein. Noch sind die Messungen allerdings nicht abgeschlossen. Aber währenddessen nutzen die Wissenschaftler noch einen weiteren Trick, um den´m neuen und alten Kohlenstoff auf die Spur zu kommen…

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Marion Schrumpf. Susan Trumbore / Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Stand: 29.06.2012

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Kohlenstoffspeicher Boden
Wie die dünne Haut der Erde globale Stoffkreisläufe und das Klima beeinflusst

Organisches rein und CO2 raus
Was passiert mit dem Kohlenstoff im Boden?

Der Weg der Isotope
Markierung zeigt den Beitrag der Pflanzen am Bodenkohlenstoff

Atombombentests verraten Kohlenstoffalter
14C-Messung als Hilfsmittel der Bodenforscher

Fatale Rückkopplung
Klimawandel heizt Böden ein und verstärkt die Freisetzug von CO2

Vom Wald zum Acker
Bedeutung der Landnutzung für den Kohlenstoff im Boden

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