Deutsche Forscher wiesen Anreicherung von Methan in nährstoffarmem See nach
Bisher galten im wissenschaftlichen Tenor hauptsächlich nährstoffreiche und sauerstoffarme Seen als Methan-Produzenten. Dass intakte Binnengewässer als Quelle von Treibhausgasen aber zu unrecht eher unbeachtet geblieben sind, konnte nun ein deutsches Forschungsteam zeigen und vor wenigen Wochen in den "Proceedings" der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften ("PNAS") publizieren.
Im Schlamm am Grunde eines Sees zersetzen
sauerstoffmeidende (anaerobe) Bakterien die sedimentierten Stoffe. Dabei können unter anderem Methan und
Kohlendioxid entstehen. Diese Gase werden im Freiwasser von anderen
Mikroorganismen genutzt, aber ein gewisser Anteil entweicht in die
Atmosphäre. Je nach Nährstoffgehalt des Gewässers unterscheidet sich die Aktivität der dort vorkommenden
Bakteriengemeinschaften und damit die Menge an produziertem Methan und
Kohlendioxid.
Untersuchung
Die Arbeitsgruppe von Hans-Peter Grossart vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei wies nun aber im Stechlinsee, einem nährstoffarmen See, in den gut
durchlüfteten oberen zehn Metern Wassersäule eine Anreicherung von
Methan nach. Die maximale Methanproduktion fand in sechs Metern Tiefe
statt, wo die Sauerstoffkonzentrationen sogar übersättigt waren. "Der
Grund für die erhöhten Methankonzentrationen ist, dass auch in den
sauerstoffhaltigen Zonen des Sees Methan produziert wird und
gleichzeitig die Produktion und die Oxidation von Methan räumlich
getrennt stattfinden. In den Sommermonaten sind Seen wie der Stechlin
stark geschichtet, sodass die methanoxidierenden Bakterien das in den
gut durchlüfteten oberen Schichten des Sees gebildete Methan nicht
abbauen können und dort daher erhöhte Methankonzentrationen auftreten",
erklärte Grossart.
Vermuteter Hintergrund
Diese Freilandbeobachtungen ließen sich auch im Labor mit Seewasser und
den entsprechenden Bakterien nachweisen. Die Methanproduktion wurde
durch die Zugabe von Phosphor als Nährstoff nicht beeinflusst. Diese
Ergebnisse zeigen, dass Methan unabhängig vom Sauerstoffgehalt in Seen
gebildet werden kann. Die Wissenschaftler vermuten, dass die hierfür
verantwortlichen Bakterien potenziell methanbildende Archaeen sind
(früher auch Urbakterien genannt), die in enger Assoziation mit
bestimmten Algenarten vorkommen.
Durch die enge Kopplung der Mikroorganismen ist der direkte Transfer von
molekularem Wasserstoff und organischen Verbindungen zu den Archaeen
möglich, ohne dass der freie Sauerstoff die Methanbildung beeinflusst.
Dies steht im krassen Widerspruch zu der langjährigen wissenschaftlichen
Meinung, dass Methan nur in sauerstofffreiem Milieu gebildet werden
kann. Die Umwandlung von Wasserstoff zu Methan in Anwesenheit von
Sauerstoff bietet interessante biotechnologische Möglichkeiten, so die Forscher.
Klimawandel
Die neue Erkenntnis müsse aber auch in Hinsicht auf den Klimawandel bedacht werden: "Darüber hinaus tut die Klimaforschung gut daran, die Rolle der
Binnengewässer für den Ausstoß von Klimagasen stärker zu
berücksichtigen", so Grossart. Kollegen aus seiner Abteilung hatten in
einer früheren Studie berechnet, dass im Sommer pro Hektar Wasserfläche
eines nährstoffreichen, sauerstoffarmen Sees täglich 12.000 Liter
klimarelevantes Gas entweicht und die Luft mit 6,2 Kilogramm Kohlenstoff
belastet. "Angesichts einer Fläche von 2,5 Millionen Quadratkilometern,
die Binnengewässer weltweit einnehmen, wird die Dimension des Problems
klar", meinte Grossart.
Auch wenn in einem intakten Gewässer wie dem
Stechlinsee eine Methanbildung nachgewiesen werden konnte, bleiben vor
allem stark mit Nährstoffen belastete Gewässer eine größere Quelle für
klimarelevante Gase wie Methan und Kohlendioxid. "Den ökologischen
Zustand von Gewässern zu verbessern ist demnach auch ein Beitrag zum
Klimaschutz", so Grossart. (red)
