Das Treibhausgas Methan oder CH4 wird in bestimmten Baumarten produziert, aber wie diese Mechanismen tatsächlich funktionieren, ist umstritten, insbesondere im Hinblick auf den diffusiven Transport von CH4-Gas durch die Bäume.
Nun hat ein Forscherteam tageszeitliche Schwankungen der CH4-Emissionsraten von der Stammoberfläche von Alnus japonica, einem typischen Auen-Feuchtgebietsbaum, gefunden. Eine weitere Untersuchung des Tagesverhaltens des Baumes hat gezeigt, dass ein Teil seiner Emissionsrate proportional zum Saftfluss ist.
„Unsere Ergebnisse deuten nicht nur auf einen möglichen Mechanismus hin [through which] Im Saft gelöste CH4-Moleküle werden flüchtig – wodurch die Emission aus Baumstämmen ermöglicht wird –, inspirieren aber auch zu einer separaten Hypothese, dass die Emissionsraten unabhängig vom Saftfluss sind“, sagt Hauptautor Kenshi Takahashi.
Durch ganzjährige Messungen des CH4-Flusses und des Saftflusses entdeckte Takahashis Team, dass CH4-Gas tatsächlich diffusiv von der Rhizosphäre zum oberen Stamm transportiert wurde, was mit früheren Erkenntnissen übereinstimmt. Das Verhältnis zwischen den saftflussabhängigen und unabhängigen Komponenten in den Stamm-CH4-Emissionsraten variierte jede Saison und für jeden einzelnen Baum.
Die Ergebnisse zeigten, dass die CH4-Emissionen in allen Probebäumen kurz nach 12:00 Uhr ihren Höhepunkt erreichten. Dies korrespondiert damit, wie der Tagesanstieg der Emissionen mit dem Saftfluss synchron war.
Aus Beobachtungen von A japonica-Proben unter Verwendung optischer Mikroskope und Kryo-Rasterelektronenmikroskopie kann der intrazelluläre Raum des Kortex und der leeren Xylemzellen in Feinwurzeln als Durchgang für diffus transportierte gasförmige Moleküle dienen.
„Während die täglichen Schwankungen der Emissionsraten unerwartet waren, waren wir auch überrascht, dass diese Schwankungen auf die Laubsaison von Frühling bis Herbst beschränkt waren“, fügt Takahashi hinzu, dessen Team die Veränderungen mit Techniken der Nahinfrarot-Laserabsorptionsspektroskopie an ihrem Studienstandort in gemessen hat Präfektur Shiga.
Das Verständnis der Mechanismen, die an Methangasemissionen aus Stämmen beteiligt sind, hat Auswirkungen auf die Begrenzung der Auswirkungen von Treibhausgasen. Durch eine bessere Identifizierung der Emissionsquellen und deren Quantifizierung im Verhältnis zu den globalen natürlichen und vom Menschen verursachten CH4-Emissionen können auch bessere Schätzungen erzielt werden.
„Es bleibt jedoch die Frage, ob Bäume eine Rolle als Wege für den diffusiven CH4-Gastransport von der Wurzel zum Stamm oder für gelöstes CH4 im Xylem spielen oder ob an anderer Stelle im Baum Methan produziert wird“, schließt Takahashi.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Neuer Phytologe.
Mehr Informationen:
Kenshi Takahashi et al, Einblicke in den Mechanismus der täglichen Schwankungen der Methanemission von den Stammoberflächen von Alnus japonica, Neuer Phytologe (2022). DOI: 10.1111/nph.18283