Neue Entdeckung Gestein setzt Stickstoff frei

Stickstoff ist ein wichtiger Baustein des Lebens. Bisher dachte man, dass er vor allem aus der Atmosphäre stammt. Doch nun haben Forscher entdeckt: Große Mengen werden durch Verwitterung freigesetzt.
Gesteinsformationen in Borneo

Gesteinsformationen in Borneo

Foto: DPA/ Paul White

Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff - doch noch ein weiteres Element gilt als unentbehrlich, damit Leben auf der Erde entstehen konnte: Stickstoff. Bei der Stickstoffbilanz der Erde standen Forscher allerdings vor einem Rätsel: Bisher ging man davon aus, dass das Element, das ständig in Ökosystemen der Erdoberfläche - etwa in Pflanzen und Böden - eingelagert wird, aus der Atmosphäre stammt. Sie besteht zu 78 Prozent aus Stickstoff. Meteoriten sollen das Element einst auf die Erde gebracht haben.

Nun haben US-Forscher eine weitere Quelle gefunden: Gestein. Darin seien große Stickstoffmengen gebunden, diese würden durch Verwitterung freigesetzt. "Das wusste man so nicht", sagt Sönke Zaehle vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. "Das trägt zum Verständnis des Erdsystems bei."

Das Team um Ben Houlton von der University of California in Davis hatte in den Klamath Mountains in Nordkalifornien einen Zusammenhang zwischen dem Stickstoffgehalt im Felsgestein und dem der umliegenden Bäume festgestellt. Durch Berechnungen und Modelle, die sie nun in der Fachzeitschrift "Science" vorstellten , bestimmten die Forscher nun, wie viel Stickstoff je nach Gesteins- und Landschaftstyp freigesetzt wird.

Forscher der University of California bei der Studie

Forscher der University of California bei der Studie

Foto: DPA/ Scott Morford

Demnach setzt Verwitterung pro Jahr weltweit zwischen 19 und 31 Millionen Tonnen Stickstoff frei. Damit würde bis zu 26 Prozent der Stickstoffmenge, die in vorindustrieller Zeit zirkulierte, aus Gestein stammen, schreiben sie. Heute wären es - wegen hoher Stickstoffemissionen durch Verkehr und Industrie - bis zu 16 Prozent. "Unsere Studie zeigt, dass Stickstoffverwitterung eine weltweit bedeutende Quelle von Nährstoffen für Böden und Ökosysteme ist", wird Houlton in einer Mitteilung seiner Universität zitiert.

Der Studie zufolge schwankt der Stickstoffgehalt je nach Gesteinsart stark. Demnach enthält Sedimentgestein, das einen Großteil der Erde bedeckt, pro Kilogramm etwa 500 bis 600 Milligramm Stickstoff, andere Gesteinstypen dagegen unter 100 Milligramm. Ob der Stoff tatsächlich freigesetzt wird, hängt aber von der Verwitterung ab. Diese variiert etwa je nach Struktur des Gesteins, Relief und Klima.

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Hohe Verwitterungsraten gibt es demnach in Gebirgsregionen wie Anden, Himalaya oder Alpen, ähnlich auch in Alaska und Nordkanada oder im Norden von Russland. Dagegen wird in Afrika, Australien und vielen tropischen und subtropischen Regionen nur wenig Stickstoff frei.

Diese Kalkulationen sind auch wichtig zu Prognosen zum Klimawandel, da Stickstoff das Wachstum von Pflanzen ankurbelt und somit bei der Aufnahme des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) eine Rolle spielt.

Friedhelm von Blanckenburg vom Geoforschungszentrum Potsdam, der nicht an der Studie beteiligt war, sieht ein neues Paradigma. "Die Forscher stellen einen bisher nicht bekannten Mechanismus vor, mit dem Gesteine - und nicht nur die Atmosphäre - Ökosysteme wie etwa Wälder mit Stickstoff ernähren".

Autor Houlton meint: "Die Geologie könnte kontrollieren, welche Systeme Kohlendioxid aufnehmen können und welche nicht." Sein Team glaube, dass dieser Stickstoff Wald und Grasland erlaube, mehr CO2 aus Emissionen einzulagern als bisher gedacht.

Von Walter Willems, dpa/joe
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