Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

10.1.4 Spurengasaustausch klimarelevanter reduzierter Schwefelverbindungen zwischen Biosphäre
und Atmosphäre: COS Transfer der Flechten und anderer biotischer Kompartimente
Bearbeiter: Dipl.-Biol. Uwe Kuhn
Hauptbetreuer: Dr. J. Kesselmeier
Die Arbeiten zur Dissertation über atmosphärisches Carbonylsulfid (COS) erfolgten in zwei Abschnitten.
Zunächst wurde der Spurengasaustausch unter Feldbedingungen untersucht. Daran schloß sich dann eine
methodische Arbeit zum Verständnis der pflanzenphysiologischen Vorgänge an. In den Feldversuchen unter
natürlichen Bedingungen an einem Standort in Kalifornien wurden dynamische Einschlußkammern eingesetzt.
Flechtenproben wurde in einer Meßkammer im Vergleich zu einer leeren Kammer gemessen. Die
Arbeiten fanden im Mai/Juni (Trockenzeit) und im November/Dezember (Regenzeit) statt. Aufgezeichnet
wurden physiologische Parameter (CO2 Austausch und Thallus Wasserstatus) sowie Umweltvariable (Temperatur,
Strahlung, Luftfeuchte und atmosphärische COS Konzentrationen). Es stellte sich heraus, daß
Flechten in der Lage sind, kontinuierlich COS aufzunehmen und zwar im Licht wie im Dunkeln. In erster
Linie ist die Aufnahme abhängig vom Feuchtegehalt der Flechten. Zusätzlich zeigte sich eine Abhängigkeit
von der Temperatur und vom atmosphärischen COS Mischungsverhältnis. Inaktivierung durch hohe Temperaturen
wies auf einen enzymatischen Hintergrund hin. Licht und Photosynthese haben keinen direkten
Einfluß auf die COS Aufnahme. Die Aufnahmeraten bewegten sich zwischen 0.015 und 0.071 pmol g −1 s −1
(auf Trockengewichtsbasis). Umgerechnet auf die Thallusoberfläche zeigte sich die Senkenstärke der Flechten
vergleichbar stark wie die höhere Vegetation. Im Vergleich zu den Flechtenmessungen wurden während
der Feldmessungen in der Regenzeit sowohl der Boden, als auch höhere Vegetation untersucht. Damit war
es möglich das Potential der für das betroffene Ökosystem wichtigen Komponenten abzuschätzen. Es zeigte
sich, daß neben Flechten und höherer Vegetation, der Boden als die dominante Senke agierte. Mit der
oben beschriebenen Technik wurden anschließend die Grundlagen des COS Austausches der Flechten unter
Klimakammerbedigungen untersucht. Hier bestätigte sich der zentrale Einfluß des Thalluswassergehaltes
auf die Physiologie und die Aufnahmevorgänge. Ein Wassergehalt von 30 % war das Minimum für die COS
Aufnahme, deren Rate bis zum Wassergehalt von 200 % anstieg. Zusätzlich signifikant regulierend war das
atmosphärische Mischungsverhältnis. Die Aufnahmerate zeigte eine lineare Abhängigkeit von ambienten
COS Konzentrationen mit einem Kompensationspunkt im Bereich von 37 ppt. Das Temperaturoptimum
von 25 ◦ C verwies auf den physiologischen Hintergrund der COS Aufnahme, was sich schließlich mit dem
erfolgreichen Einsatz eines spezifischen Enzymhemmstoffes beweisen ließ. Zur Modellierung konnten alle
Variablen in einen Algorithmus integriert werden, der die Feldergebnisse erfolgreich nachzeichnete und zur
weiteren Modellierung eingesetzt werden kann.
10.1.5 Herkunft und Massenbilanz von Blei in metallreichen Sediemnten
Bearbeiter: Dipl.-Geol. Bernhard Peucker-Ehrenbrink
Hauptbetreuer: Prof. Dr. M. Andreae
Seit langem ist bekannt, daß die Bleiisotopen-Zusammensetzung von Gesteinen, die aus Mantelschmelzen
entstanden sind, schlecht mit denen des Strontiums und Neodyms korrelliert. Die globale Differentiation
der (U, Th)-Pb-Verhältnisse im Kruste-Mantel-System muß deshalb von der anderer Isotopensysteme abweichen.
Seit den Untersuchungen von Unruh und Tatsumoto (1976), Chen et al. (1986) und Berrett et
al. (1987, 1988) ist bekannt, daß Blei in metallreichen Sedimenten aus Tiefsee-sedimentkernen isotopisch
eher auf Mantel- als auf Krustenherkunft hindeutet.
In diesem projekt wurde die Möglichkeit untersucht, daß ein erheblicher Teil des Bleis aus der ozeanischen
Kruste (Mantel) durch hydrothermale Alteration gelaugt und in marine Sedimente (Kruste) umgelagert
wird. Diese Sediemente werden während der Subduktion der kontinentalen Kruste angegliedert oder verlieren
einen großen Teil ihres Bleis im Zuge von Entwässerungs- und Schmelzprozessen während der Subdukti-
91