Bayreuth: Stabile Isotope sind nicht-radioaktive Atome chemischer Elemente, die sich durch die Anzahl der Neutronen in ihrem Atomkern und somit durch ihre Kernmasse unterscheiden. Alle Isotope eines Elements verhalten sich chemisch gleich, aber sie unterscheiden sich geringfügig in ihren physikalischen Eigenschaften.

Dadurch entstehen bei Stoffumsätzen in der Natur charakteristische „isotopische Fingerabdrücke“, deren Analyse wichtige Rückschlüsse auf Prozesse und Stoffflüsse in Ökosystemen erlaubt. Die Anwendung stabiler Isotope hat in den letzten Jahren in der Ökologie und Umweltforschung stark an Bedeutung gewonnen. Wichtige neue Erkenntnisse, zum Beispiel über Nahrungsnetze, Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe sowie über anthropogene Belastungen in Ökosystemen, konnten so erzielt werden. Das teilt die Universität Bayreuth mit.

„Die Universität Bayreuth investiert hier mit Unterstützung der DFG in ein hochaktuelles und sehr dynamisches Feld. Unser Ziel ist es, in Bayreuth eine Isotopenforschung zu etablieren, mit der wir Prozesse in Ökosystemen über verschiedene räumliche und zeitliche Skalen hinweg ergründen können: von molekularer Ebene bis hin zu großräumigen Landschaften, von raschen chemischen Reaktionen bis zu langjährigen Veränderungen unter dem Einfluss des Klimawandels“, sagt Prof. Dr. Johanna Pausch, Juniorprofessorin für Agrarökologie an der Universität Bayreuth. 

Die technologische Infrastruktur des BayCenSI wird es möglich machen, kleinste Variationen in der Häufigkeit natürlicher Isotope in der Umwelt festzustellen, aber auch Proben mit einem hohen Anteil schwerer Isotope in Markierungsexperimenten zu analysieren. Leichte Isotope in Molekülen können gezielt gegen schwere Isotope ausgetauscht werden, um die Umwandlung und den Transport der so „markierten“ Moleküle in biologischen Prozessen zu erforschen.

Das BayCenSI schafft zentrale Strukturen, die den Wissenschaftler*innen Zugang zu den neuesten Technologien bieten, und ermöglicht so Analysen für ein sehr breites Spektrum von Anwendungen, nicht zuletzt auch für die Überprüfung der Herkunft und Echtheit von Lebensmitteln und Medikamenten.

„In das neue Zentrallabor werden wir auch Technologien zur zeitlich hochauflösenden Erfassung von Gas-Isotopen integrieren, die unter anderem für die Untersuchung der Luftverschmutzung wichtig sind. Und mithilfe von Laserstrahlen werden wir im Gelände Änderungen in der Isotopenhäufigkeit von Spurengasen bestimmen, um beispielsweise den Stoffumsatz durch Mikroben in Wäldern und landwirtschaftlich genutzten Flächen präzise nachverfolgen zu können. Wir werden stabile Isotope auf der Mikrometer-Skala sichtbar machen“, erklärt Prof. Dr. Gerhard Gebauer, Leiter des bisherigen Labors für Isotopen-Biogeochemie im BayCEER.