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Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen

<p> <p>Nach Wasserdampf ist Kohlendioxid (CO₂) das bedeutendste langlebige Treibhausgas in der Atmosphäre. Seit Beginn der Industrialisierung ist seine globale Konzentration um mehr als 50 Prozent gestiegen, während sie in den rund 10.000 Jahren zuvor nahezu konstant blieb. Auch die Konzentrationen weiterer langlebiger Treibhausgase wie Methan und Lachgas nehmen zu und verstärken den vom Menschen verursachten Klimawandel.</p> </p><p>Nach Wasserdampf ist Kohlendioxid (CO₂) das bedeutendste langlebige Treibhausgas in der Atmosphäre. Seit Beginn der Industrialisierung ist seine globale Konzentration um mehr als 50 Prozent gestiegen, während sie in den rund 10.000 Jahren zuvor nahezu konstant blieb. Auch die Konzentrationen weiterer langlebiger Treibhausgase wie Methan und Lachgas nehmen zu und verstärken den vom Menschen verursachten Klimawandel.</p><p> Kohlendioxid <p>Seit Beginn der Industrialisierung steigt die Konzentration von Kohlendioxid (CO₂) in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> kontinuierlich an. Hauptursachen sind die Verbrennung fossiler Energieträger und Landnutzungsänderungen, insbesondere Entwaldung. Der Anstieg der atmosphärischen CO₂-Konzentration ist durch weltweite Messprogramme eindeutig belegt und zählt zu den wichtigsten Indikatoren des anthropogenen Klimawandels.</p> <p>Im Jahr 2025 betrug die globale mittlere CO₂-Konzentration 425,65 µmol/mol (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ppm-0">ppm</a>), wie aus Daten der NOAA hervorgeht. Damit lag sie mehr als 50 % über dem vorindustriellen Niveau von etwa 280 µmol/mol. Neben Kohlendioxid tragen auch Methan (CH₄), Lachgas (N₂O) und fluorierte Treibhausgase wesentlich zur zusätzlichen Erwärmung des Klimasystems bei.</p> <p>Das Umweltbundesamt überwacht die atmosphärischen Treibhausgaskonzentrationen an den Messstationen Schauinsland im Südschwarzwald und auf der Zugspitze. Beide Stationen verfügen über langjährige Messreihen, die einen wichtigen Beitrag zur Beobachtung der Hintergrundkonzentration der Atmosphäre leisten. Bereits im Jahr 2015 überschritt die mittlere CO₂-Konzentration an beiden Standorten erstmals den Wert von 400 µmol/mol.</p> <p>Die Messstation auf der Zugspitze liefert besonders repräsentative Daten für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre in Mitteleuropa. Aufgrund ihrer Höhenlage befindet sie sich häufig in der unteren freien <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/troposphaere">Troposphäre</a> und wird daher nur gering von regionalen Emissionsquellen beeinflusst. Im Jahr 2025 betrug der Jahresmittelwert dort 426,93 µmol/mol (siehe Abbildung „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)”).</p> <p>Langjährige Messreihen ermöglichen eine zuverlässige Quantifizierung des weltweiten Anstiegs der atmosphärischen CO₂-Konzentration. Dank ihrer hohen Genauigkeit lassen sich langfristige Trends eindeutig von natürlichen Schwankungen unterscheiden. Die Messdaten bilden eine wesentliche Grundlage für die Analyse des globalen Kohlenstoffkreislaufs sowie für die Entwicklung, Validierung und Verbesserung von Klimamodellen.</p> <p>Für die Bestimmung des globalen CO₂-Anstiegs werden unter anderem die Messdaten des Global Atmosphere Watch (GAW)-Observatoriums auf dem Mauna Loa (Hawaii) herangezogen. Aufgrund seiner abgelegenen Lage und der geringen Beeinflussung durch lokale Emissionsquellen eignet sich dieser Standort besonders gut zur Erfassung der globalen Hintergrundkonzentration.</p> <p>Während der mittlere jährliche Anstieg der CO₂-Konzentration in den 1960er-Jahren noch bei rund 0,86 µmol/mol lag, betrug er in den vergangenen 15 Jahren durchschnittlich etwa 2,5 µmol/mol pro Jahr. Damit hat sich die jährliche Zunahme der atmosphärischen CO₂-Konzentration gegenüber den frühen Messjahren nahezu verdreifacht. Diese Entwicklung verdeutlicht den anhaltenden Einfluss anthropogener CO₂-Emissionen auf die Zusammensetzung der Atmosphäre.</p> <p>Das Diagramm zeigt die steigende Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre. Demnach wird die globale Kohlendioxid-Konzentration von der NOAA im Dezember 2025 mit rund 427,3 µmol/mol trockener Luft angegeben.</p> <strong> Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittelwerte) </strong> Quelle: <p>Umweltbundesamt/ NOAA Global <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> Division and Scripps Institution of Oceanography</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Kohlendioxid-Konz_2026-07-09.pdf">Diagramm als PDF (106,48 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-4_Abb_Langzeitreihen-Konz_2026-07-09_2.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (194,81 kB)</a></li> </ul> </p><p> Methan <p>Nach Kohlendioxid ist Methan das zweitwichtigste langlebige <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a> in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a>. Es entsteht sowohl durch natürliche Prozesse, beispielsweise in Feuchtgebieten, als auch durch anthropogene Quellen, insbesondere durch die Landwirtschaft (Viehhaltung und Reisanbau), Deponien sowie die Förderung und Nutzung fossiler Energieträger.</p> <p>Die globale Methankonzentration ist seit der vorindustriellen Zeit deutlich angestiegen und dieser Trend setzt sich auch in den letzten Jahren fort. Im Jahr 2025 lag sie bei etwas über 1 936 nmol/mol (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ppb">ppb</a>). Dieser anhaltende Anstieg trägt wesentlich zur Verstärkung des Treibhauseffekts bei.</p> <p>An der Messstation Zugspitze wurde im Jahr 2025 ein Jahresmittelwert von rund 2 006 nmol/mol gemessen (siehe Abbildung „Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte)“).</p> <p>Das Diagramm zeigt die Methan-Konzentration in der Atmosphäre. Ende 2025 stieg sie weltweit bis auf 1.946 nmol/mol trockener Luft.</p> <strong> Methan-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte) </strong> Quelle: <p>Umweltbundesamt, NOAA Global <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> Division</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Methan-Konz_2026-07-09.pdf">Diagramm als PDF (323,91 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-4_Abb_Langzeitreihen-Konz_2026-07-09_3.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (194,81 kB)</a></li> </ul> </p><p> Lachgas <p>Lachgas ist ein weiteres langlebiges <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a> mit hoher atmosphärischer Verweildauer. Es entsteht überwiegend durch mikrobielle Prozesse in Böden und Ozeanen, wobei anthropogene Emissionen insbesondere aus der Landwirtschaft (Düngemitteleinsatz) eine zentrale Rolle spielen.</p> <p>Die globale Lachgaskonzentration ist ebenfalls kontinuierlich gestiegen. Im Jahr 2025 lag sie bei etwa 338,9 nmol/mol (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ppb">ppb</a>) (NOAA). Dieser Trend ist seit mehreren Jahrzehnten stabil steigend und trägt zur langfristigen Verstärkung des Strahlungsantriebs bei.</p> <p>An der Messstation Zugspitze wurde im Jahr 2025 ein Jahresmittelwert von rund 339,7 nmol/mol (ppb) ermittelt (siehe Abbildung „Lachgas-Konzentration in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> (Monatsmittelwerte)“).&nbsp;</p> <p>Das Diagramm zeigt die Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre. Weltweit lag sie Ende 2025 bei etwa 339,65 nmol/mol trockener Luft.</p> <strong> Lachgas-Konzentration in der Atmosphäre (Monats- und Jahresmittelwerte) </strong> Quelle: <p>Umweltbundesamt, &nbsp;NOAA Global <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> Division</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Lachgas-Konz_2026-07-09.pdf">Diagramm als PDF (68,50 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-4_Abb_Langzeitreihen-Konz_2026-07-09_4.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (194,81 kB)</a></li> </ul> </p><p> Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt <p>Die langlebigen Treibhausgase Kohlendioxid, Methan, Lachgas und fluorierte Gase tragen gemeinsam zum anthropogenen Strahlungsantrieb der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> bei. Sie beeinflussen das globale <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimasystem">Klimasystem</a> langfristig und mit hoher Wirksamkeit.</p> <p>Im Jahr 2024 betrug der gesamte Strahlungsantrieb dieser Gase etwa 3,5 W/m² (NOAA). Im Vergleich zu 1990 entspricht dies einer Zunahme von rund 50 %. Der größte Anteil entfällt dabei auf Kohlendioxid, das trotz geringerer pro Molekül-Wirkung aufgrund seiner hohen Konzentration den Hauptbeitrag zur Erwärmung leistet. Die relative Verteilung des Beitrags zum <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhauseffekt">Treibhauseffekt</a> stellt sich wie folgt dar:</p> <ul> <li>Kohlendioxid: ca. 66 %</li> <li>Methan: ca. 16 %</li> <li>Lachgas: ca. 6 %</li> <li>Fluorierte Treibhausgase: ca. 12 %&nbsp;</li> </ul> <p>Diese Zusammensetzung verdeutlicht, dass insbesondere CO₂ der dominante Treiber des anthropogenen Klimawandels ist, während Methan und Lachgas wichtige sekundäre Beiträge leisten.</p> <p>Das Diagramm zeigt den Beitrag der Treibhausgase zum Treibhauseffekt. Kohlendioxid trägt mit 66 Prozent dazu bei, Methan mit 16 Prozent, Lachgas mit 6 Prozent, die halogenierten-Gase teilen sich mit 12 Prozent den Rest.</p> <strong> Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2023 </strong> Quelle: <p>NOAA Earth System Research Laboratory</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Beitrag-Treibhauseffekt-CO2-THG_2026-07-09.pdf">Diagramm als PDF (39,81 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Beitrag-Treibhauseffekt-CO2-THG_2026-07-09_0.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (34,28 kB)</a></li> </ul> </p><p> Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration <p>Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> bis zum Jahrhundertende bei rund 450 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ppm-0">ppm</a> Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (<a href="https://www.de-ipcc.de/270.php">IPCC-Synthesebericht</a>).</p> <p>2024 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 539 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.&nbsp;</p> <p>Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/klimarahmenkonvention">Klimarahmenkonvention</a> (COP21) das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a>-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das&nbsp;<a href="https://www.bmleh.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Landwirtschaft/Klimaschutz/Klimaschutzprogramm2030.html">Klimaschutzprogramm 2030</a> verabschiedet.</p> <p>Das Diagramm zeigt die Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre durch eine Kurve an. Diese steigt kontinuierlich an und lag 2024 bei 539 µmol/mol.</p> <strong> Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre </strong> Quelle: <p>NOAA Earth System Research</p> Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Treibhausgas-gesamt-Konz_2026-07-09.pdf">Diagramm als PDF (41,36 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Treibhausgas-gesamt-Konz_2026-07-09.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (27,71 kB)</a></li> </ul> </p><p> Weiterführende Informationen <p>Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:</p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/15818">Thema: Globale Überwachung der Atmosphäre (GAW)</a></li> <li><a href="https://community.wmo.int/activity-areas/gaw">WMO: Global Atmosphere Watch (GAW)</a></li> <li><a href="https://wmo.int/activities/global-climate-observing-system-gcos">WMO: Global Climate Observing System (GCOS)</a></li> <li><a href="https://gaw.kishou.go.jp/">Weltdatenzentrum für Treibhausgase (WDCGG)</a></li> <li><a href="https://gcos.dwd.de/DWD-GCOS/DE/publikationen/inventarbericht/inventarbericht_node.html">BMVBS/DWD: Die deutschen Klimabeobachtungssysteme</a></li> </ul> <p><em>Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO2-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.</em></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Dissolved methane concentration and diffusive flux near Sylt, North Sea in summer 2023

In July 2023 a cruise with RV Mya_II took place to investigate if the dredging of sand off Sylt influences the atmospheric and dissolved methane concentrations. With the ship's system water temperature and salinity was recoreded, as well as the wind speed. Atmospheric concentrations were measured with a LICOR trace gas analyzer. Dissolved methane was determined via a degassing system connected to a greenhouse gas analyzer as online measurements. Theses relative concentrations were converted to concentrations with water samples analyzed with gas chromatography.

Methane concentration and diffusive flux in the Northern Sea off Heligoland in 2024

As part of the MOSES Project, in April 2023 methane measurements were started in the north-western part of the island Heligoland in the German Bight (North Sea). The objective was to complement the measurements of the Sternfahrten to identify the carbon cycle and its flow from the start of the Elbe river into the North Sea. Therefore, a Contros methane sensor for dissolved methane was deployed under water at about 10 to 12 meter depth (depending on the tide) close to the underwater observatory (UW-OBS) MarGate (54°11' N, 7°52' E), from the COSYNA Project. To ensure correct values latter was cleaned frequently from growing organisms by scientific divers. The present data contains the data from 2024, the second year running the sensors. Based on the concentrations of dissolved methane the methane emissions (diffusive flux) was calculated.

Dissolved methane concentrations, diffusive methane flux and EOVs in the German Bight in February 2025 (Sternfahrt 13)

In continuation of the previous cruises (Sternfahrten) we covered a similar area with the RV Heincke. All instruments were set up in the MOSES laboratory container. Standard hydrographic parameters were determined with a pocket ferrybox running with ship's surface water supply. In addition, dissolved methane was determined continuously. We used a degassing unit which was using surface water from the ship's water supply. The gas mixture was subsequently analysed with a Greenhouse Gas Analyzer from LosGatos. Conversion to methane concentration was performed with water samples, from which the methane content was determined with gas chromatography. Atmospheric methane concentrations were obtained from the ICOS-station Helgoland. Wind speed was obtained from the ships meteorological systems. The diffusive flux was calculated as outlined in the additional meta data description.

Dissolved methane concentrations, diffusive methane flux and EOVs in the German Bight in September 2024 (Sternfahrt 12)

In continuation of the previous cruises (Sternfahrten) we covered a similar area with the RVs Ludwig Prandtl and Mya II. All instruments were set up in the MOSES laboratory container. Standard hydrographic parameters were determined with a pocket ferrybox running with ship's surface water supply. In addition, dissolved methane was determined continuously. We used a degassing unit which was using surface water from the ship's water supply. The gas mixture was subsequently analysed with a Greenhouse Gas Analyzer from LosGatos. Conversion to methane concentration was performed with water samples, from which the methane content was determined with gas chromatography. Atmospheric methane concentrations were obtained from the ICOS-station Helgoland. Wind speed was obtained from the ships meteorological systems. The diffusive flux was calculated as outlined in the additional meta data description.

Dissolved methane concentrations, diffusive methane flux and Essential Ocean Variables (EOVs) in the German Bight in January 2024 (Sternfahrt 11)

In January 2024 a river flood by the Elbe and Weser resulted in very high discharge of freshwater into the German Bight. To follow this river, plume the RV Mya II cruised from Sylt and between Helgoland, Cuxhaven, Büsum. All instruments were set up in the MOSES laboratory container. Standard hydrographic parameters were determined with a pocket ferrybox running with ship's surface water supply. In addition, dissolved methane was determined continuously. We used a degassing unit which was using surface water from the ship's water supply. The gas mixture was subsequently analysed with a Greenhouse Gas Analyzer from LosGatos. Conversion to methane concentration was performed with water samples, from which the methane content was determined with gas chromatography. Atmospheric methane concentrations were obtained from the ICOS-station Helgoland. Wind speed was obtained from the ships meteorological system. The diffusive flux was calculated as outlined in the additional meta data description.

Dissolved methane concentrations of water samples from the North Sea during ALKOR cruise AL575 (27 June 2022 - 13 July 2022)

Water sampling was conducted during AL575 cruise in the North Sea by using Niskin Bottles attached to CTD/Water sampler rosette and ROV (Haeckel and Schmidt, 2024). To detect methane anomalies in the water column derived from seafloor gas emissions the recovered water samples were processed by using headspace gas sampling and subsequent gas chromatographic analysis. Based on measured methane concentrations of headspace gas in (micro-atm) the dissolved methane concentrations in water were calculated (nmol l-1).

Methane concentration and diffusive flux in the Northern Sea off Heligoland in 2023

As part of the MOSES Project, in April 2023 methane measurements were started in the north-western part of the island Heligoland in the German Bight (North Sea). The objective was to complement the measurements of the "Sternfahrten" to identify the carbon cycle and its flow from the start of the Elbe river into the North Sea. Therefore, a Contros methane sensor for dissolved methane was deployed under water at about 10 to 12 meter depth (depending on the tide) close to the underwater observatory (UW-OBS) MarGate (54°11' N, 7°52' E), from the COSYNA Project. To ensure correct values latter was cleaned frequently from growing organisms by scientific divers. The present data contains the data from 2023, the first year running the sensors. Based on the concentrations of dissolved methane the methane emissions (diffusive flux) was calculated.

Führt eine gesteigerte Siliziumverfügbarkeit zu eine Erhöhung der Mineralisierung von organischem Material in Niedermooren?

Silizium (Si) spielt eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Si-Verfügbarkeit in Ökosystemen ist dabei sehr unterschiedlich, abhängig von Ökosystemtyp, Ausgangsgestein, Vegetation und weiteren Faktoren. Aktuelle Forschung hat gezeigt, dass die Si-Verfügbarkeit entscheidend für Nährstoffgehalt und Nährstoffstöchiometrie von pflanzlicher Streu ist; besonders deutlich ist dieser Zusammenhang in Gräser-dominierten Systemen. Bedeutend in dem Zusammenhang ist eine gesteigerte Abbaurate von organischem Material bei gesteigerter Si-Verfügbarkeit. Pflanzenstreu mit geringen Nährstoffgehalten wird bekanntermaßen langsamer abgebaut als nährstoffreiche Streu. Allerdings konnte kürzlich gezeigt werden, dass nährstoffarme Streu mit hohen Si-Gehalten schneller abgebaut wird als nährstoffreiche Streu mit wenig Si. Dabei wurde gleichzeitig durch die Erhöhung des Si-Gehaltes der Streu die Biomasse der abbauenden Pilze stark reduziert. Dies beweist die Bedeutung von Si für den Kohlenstoffkreislauf und die mikrobielle Abbaugemeinschaft in von Gräsern dominierten Ökosystemen. Niedermore, als wichtige Kohlenstoffspeicher und bedeutende Treibhausgas-emittenden, sind solche von Gräsern dominierten Ökosysteme mit einem potentiell hohen Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf. Eine Vorabstudie, welche den Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf in einem Niedermoor untersuchte, zeigte eine verstärkte Respiration mit einer Vordopplung der Methangehalte im Torfkörper auf Si gedüngten Flächen. Allerdings wurde gleichzeitig zu den erhöhten Respirationsraten auch ein Anstieg der Phosphorgehalte (P) in der Bodenlösung gemessen. Eine Erhöhung des verfügbaren P führt bekanntermaßen ebenfalls zu einer Erhöhung der Respiration. Das Ziel des beantragten Projektes ist die direkten Effekte von Si auf den Kohlenstoffkreislauf von den indirekten Effekten (durch die Si bedingte P-Mobilisierung) zu trennen und eine Quantifizierung beider Prozesse vorzunehmen. Unsere Hypothesen sind (i) eine höhere Si Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung der Respiration organischer Substanz (Torf), durch (ii) direkte Si-Effekte und indirekte Si-Effekte durch eine Steigerung der P-Verfügbarkeit, (iii) die Steigerung der Respiration durch Si wird vorrangig durch Bakterien als durch Pilze erzielt und (iv) eine Steigerung der Si Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung von P und N Verfügbarkeit, Umsatz und Aufnahme durch Pflanzen und damit zu labilerer Streu. Die Mechanismen zu verstehen auf welche Weise Si den Kohlenstoffkreislauf in Niedermooren beeinflusst ist ein wichtiger Teil eines verbesserten Verständnisses des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs.

Methanproduktion durch Mikrophytobenthos und dessen Beitrag am benthischen Methanfluss in der Küstenzone der Ostsee

Der Anstieg natürlicher Emissionen des Treibhausgases Methan haben einen bedeutenden Einfluss auf das Klima der Erde. Als Methanquelle nehmen küstennahe Gewässer eine besondere Stellung ein, da die Methankonzentration im Wasser hier wesentlich höher ist als im offenen Ozean. Trotz der Bedeutung der Küstengebiete ist bisher nur wenig bekannt über die hier zu findenden Methanemittenten und ihr jeweiliger Beitrag am atmosphärischen Methanfluss. Zudem zeigen eine Reihe aktueller Untersuchungen, dass Methan nicht nur unter anoxischen Bedingungen mikrobiell gebildet werden kann, sondern dass dies auch in einer oxischen Umgebung möglich ist. Eine solche Methanproduktion nahe der Meeresoberfläche würde den Weg zwischen Methanquelle und Atmosphäre wesentlich verkürzen und damit den Methanfluss in die Atmosphäre verstärken. Aufgrund einiger Untersuchungen, die eine Verknüpfung zwischen Primär- und Methanproduktion aufzeigen, stellen wir die Hypothese auf, dass Mikrophytobenthos (MPB)-Gemeinschaften eine wichtige, aber bisher nicht bearbeitete Stellung in der Flachwasser-Methandynamik zukommen. MPB-Gemeinschaften nehmen eine herausragende Rolle in der Primärproduktion von Küstensedimenten ein. Um die Bedeutung der MPB-assoziierten Methanproduktion besser einordnen zu können, werden wir das Potential dieser Methanquelle in Inkubationsexperimenten detailliert untersuchen. Zur Bestimmung der hierbei wichtigen Effektoren und Mikrophytobenthosarten werden wir an verschiedenen axenischen und xenischen klonalen Kulturen benthischer Diatomeen-Spezies die Primär- und Methanproduktion unter kontrollierten Temperatur- und Lichtbedingungen bestimmen. Mit Hilfe einer neuen Cavity-Ring-Down-Spektroskopie basierten Methode planen wir an geschlossenen Inkubationen die Methankonzentrationsentwicklung in hoher zeitlicher Auflösung über Tag/Nacht Zyklen zu erfassen. Zusätzliche Inkubationen mit 13C-markierten Substraten werden es uns erlauben, den Weg der Methanproduktion in den Diatomeen einzugrenzen. Bisher wurde der Prozess der oxischen Methanproduktion nur in Kulturexperimenten untersucht. Ob die hier ermittelten Raten auch in die natürliche Umgebung übertragbar sind, wurde hingegen nicht geprüft. Um diese Wissenslücke zu schließen, planen wir neben den Experimenten an klonalen Kulturen auch Studien an natürlichen MPB-Gemeinschaften durchzuführen. Diese Gemeinschaften werden wir im Flachwasser vor der Insel Askö (schwedische Ostseeküste) und dem inneren Küstengewässer vor Zingst (Darßer-Zingst-Bodden, deutsche Ostseeküste) beproben, um ein möglichst breites Spektrum an Sedimenten, hydrodynamischen Bedingungen und MPB-Gemeinschaften abzudecken. Um die in unseren Experimenten ermittelten Methanproduktionsraten in die benthischen und atmosphärischen Methanflüsse besser einordnen zu können, werden wir in beiden Untersuchungsgebieten die Methanflüsse zwischen Sediment, dem Wasser und der Atmosphäre bestimmen.

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