Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Biogeochemie: Die Rätsel des Schwefelkreislaufs

In den letzten Jahren häufen sich überraschende Entdeckungen zum globalen Kreislauf von Schwefel. Aber vieles wissen wir immer noch nicht. Solche Lücken wirken sich auch auf Klimasimulationen aus.
Seetang wurde an einem Stand angetrieben

Es gibt auf der Erde nur 15 Elemente, die häufiger sind als Schwefel. Davon enthält ein menschlicher Körper im Durchschnitt 140 Gramm: Das Element in der Erdkruste ist für das Leben unentbehrlich. Trotzdem »scheint Schwefel das Element zu sein, das man oft vergisst«, sagt der Chemiker Spencer Williams von der University of Melbourne in Australien. Ähnlich wie Kohlenstoff, Stickstoff oder Phosphor beschreiben wir die Umwandlung verschiedener Schwefelverbindungen durch natürliche und menschengemachte Prozesse als Kreislauf. Einen Teil davon verstehen wir jedoch bis heute nicht: etwa, wie kleine Organoschwefelverbindungen in den Ozeanen entstehen und abgebaut werden. Solche Stoffwechselwege haben aber einen immensen Einfluss auf den globalen Schwefelhaushalt.

Weil der Schwefelkreislauf das Klima stark beeinfluss – vor allem über das Ausgasen von Dimethylsulfid (DMS) aus dem Meer –, ist das Interesse an diesem biogeochemischen Zyklus in den letzten Jahren neu erwacht. Früher dachte man, Meeresalgen und Mikroben würden Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff (H2S) abgeben. Wie man aber heute weiß, werden jährlich etwa 300 Millionen Tonnen DMS aus den Ozeanen freigesetzt. Der fremd klingenden Substanz sind die meisten vermutlich schon einmal begegnet: »Der Geruch des Ozeans, den wir alle kennen, stammt von winzigen Mengen an DMS«, erklärt Williams.

Als Erster vermutete der britische Umweltwissenschaftler James Lovelock, dass DMS eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Klimas spielen könnte. Er ist bekannt als Begründer der Gaia-Hypothese, der zufolge das Leben auf der Erde ein komplexes System bildet und wie ein Organismus zusammenwirkt. Im Jahr 1987 postulierte er, dass DMS die Überhitzung der Erde bremst, indem es die Wolkenbildung fördert und dadurch als Thermostat fungiert. »Die Oxidationsprodukte von DMS, unter anderem Schwefeldioxid, können im Endeffekt neue Aerosolpartikel bilden«, erklärt Martí Galí, der am Institut de Ciències del Mar im spanischen Barcelona forscht. Die Partikel dienen als Keime für die Wolkenbildung, da an ihnen Wasserdampf kondensiert. Die hellen Wolken reflektieren Strahlung in den Weltraum, was der Erwärmung der Atmosphäre teils entgegenwirken könnte …

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Mit Hochdruck gegen den Wassermangel

Mangel an Trinkwasser bedroht immer mehr Regionen der Welt. Daher sollen Entsalzungsanlagen für Nachschub aus den Ozeanen sorgen – ein umweltschädliches und energieaufwändiges Unterfangen. Doch neue Technologien helfen, die Entsalzung zu verbessern.

Spektrum - Die Woche – Klimaschutz: Zahlen, die Hoffnung machen

Auf der UN-Klimakonferenz wird gerade die Zukunft der Erde verhandelt. Wir zeigen, welche Zahlen ein wenig Grund zur Hoffnung geben. Außerdem blicken wir zu diesem Anlass in die Vergangenheit der Erde: An Eisbohrkernen und Pflanzenfossilien lässt sich einiges über die Zukunft des Klimas ablesen.

Spektrum - Die Woche – Der Qualm der Energiekrise

Weil Gas und Öl teuer sind, erleben Holzöfen ein Revival – mit möglicherweise fatalen Folgen. Außerdem in dieser Ausgabe von »Spektrum – Die Woche«: Warum Menschen die Gesichter von Frauen als männliche Abweichung wahrnehmen.

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Curson, A. R. J. et al.: Dimethylsulfoniopropionate biosynthesis in marine bacteria and identification of the key gene in this process. Nature Microbiology 2, 2017

Durham, B. P. et al.: Sulfonate-based networks between eukaryotic phytoplankton and heterotrophic bacteria in the surface ocean. Nature Microbiology 4, 2019

Galí, M. et al.: Sea-surface dimethylsulfide (DMS) concentration from satellite data at global and regional scales. Biogeosciences 15, 2018

Thume, K. et al.: The metabolite dimethylsulfoxonium propionate extends the marine organosulfur cycle. Nature 563, 2018

Veres, P. R. et al.: Global airborne sampling reveals a previously unobserved dimethyl sulfide oxidation mechanism in the marine atmosphere. PNAS 117, 2020