Erst kürzlich hat eine Studie von ATTO gezeigt, welche Pflanzen- und Pilzarten in der Atmosphäre des Amazonasgebiets in allen Partikelgrößen vorhanden sind. Eine weitere Studie konzentriert sich nun auf so genannte „Riesen-Bioaerosol-Partikel“, die größer als 5 µm sind. Das Hauptaugenmerk dieser neuen Studie lag darauf, herauszufinden, wie sich die Verteilung der verschiedenen Arten von Partikeln in dieser großen Größenfraktion mit der Höhe verändert. Die Wissenschaftler wollten auch herausfinden, ob Veränderungen des Wetters und des Klimas die Verteilung und Zusammensetzung der Partikel beeinflussen.
Riesige Bioaerosolpartikel
Zu den Partikeln in diesem Größenbereich gehören typischerweise Pollenkörner und Pilzsporen. Das Team um Cybelli Barbosa interessierte sich für deren Verteilungsmuster, weil sie genetische Informationen für die Bestäubung, Besiedlung und Infektion tragen. Die Wissenschaftler glauben auch, dass Pollen und große Sporen über weite Entfernungen transportiert werden und lokale Niederschlagsprozesse beeinflussen könnten. Wir wissen jedoch nur wenig über ihre Häufigkeit in der Luft über den Baumkronen. Die meisten früheren Studien haben sich nur mit den Verteilungsmustern in Bodennähe befasst und sich auf gemäßigte Regionen konzentriert.
Zeitintensive Arbeit
But now the team set out to look at distribution patterns of such giant bioaerosol particles in the near-pristine atmosphere at the ATTO site.
Over a time period of five years, Cybelli Barbosa and her colleagues performed eight intensive sampling campaigns, during both the wet and dry seasons. To collect the air samples, they climbed the 80m tower and tall tower every day, no matter how hot or wet it was.
They then individually identified the incredible number of 500 000 individual particles with a light microscope. This tremendous effort took several months and included inspecting each induvial particle and measuring its size. This allowed the team to categorize the particles into the main groups: pollen, spores (fungi, fern, bryophyte), canopy residues (leaf/wood parts, glands, insect parts, amorphous plant and fungal debris), and non-organic particles.
The effort was worth it though because the scientists made some exciting and a few surprising discoveries.
Spannende Entdeckungen
Dank der manuellen mikroskopischen Analyse fand das Team neben Pollen und Sporen auch zahlreiche riesige Bioaerosolpartikel. Die Proben enthielten eine Vielzahl von Rückständen aus dem Kronendach, die aus Fragmenten von Pflanzen- und Pilzgewebe bestanden. Diese Rückstände machten in vielen der Proben etwa zwei Drittel aller Partikel aus. Einige dieser Rückstände enthalten DNA und könnten daher bei genetischen Analysen leicht mit Pollen oder Sporen verwechselt werden.
Zweitens nahm die Menge an groben und „riesigen“ Bioaerosolen hoch über dem Amazonas-Regenwald im Vergleich zu direkt über dem Kronendach erheblich ab. Dies deutet darauf hin, dass viele dieser Partikel in der Umgebung des Ortes verbleiben, an dem sie entstehen und sich ausbreiten. Langstreckentransport und Wolkeninteraktion scheinen keine große Rolle zu spielen. Dazu müssten die Partikel weiter nach oben transportiert werden.
Allerdings fielen die Zeiten, in denen die Pollenhäufigkeit über dem Kronendach am höchsten war, mit erhöhten Windgeschwindigkeiten in Verbindung mit konvektiven Gewitterstürmen zusammen. Andererseits führen Niederschläge und erhöhte relative Luftfeuchtigkeit zu einer abnehmenden Anzahl von Riesenpartikeln, da der Regen sie aus der Luft wäscht.
Entscheidend ist, dass die großen Pilzsporen und Pollenpartikel bei dieser „begrenzten“ Transportreichweite einen starken Einfluss auf die lokalen Niederschlagsperioden in diesem tropischen Gebiet haben. Dies könnte für künftige Studien über die Rolle riesiger Bioaerosolpartikel in Niederschlagszyklen von Bedeutung sein.
Drittens erstellte das Team das erste illustrierte Inventar aller von ihm analysierten Bioaerosole. Dieser Atlas mit dem Titel “ Bioaerosols from the Brazilian Amazon Rainforest: Pollens and Spores“ ist in zweisprachiger Form (Englisch und Portugiesisch) zusätzlich zur Veröffentlichung der Studie online frei verfügbar.
Barbosa et al. veröffentlichten die Studie “Identification and quantification of giant bioaerosol particles over the Amazon rainforest” Open Access in npj Climate and Atmospheric Science. doi: 10.1038/s41612-022-00294-y
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