Schweizer Forscher verbessern wichtiges Paläothermometer

    13. Oktober 2018, 14:00
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    Anhand von Lipiden aus Alpenseen lässt sich der Temperaturverlauf der Vergangenheit rekonstruieren

    Basel – Anhand der Klimaentwicklung in der Erdgeschichte lässt sich erahnen, wie es künftig um das Klimageschehen unseres Heimatplaneten stehen könnte. So ganz einfach ist es aber nicht, frühere klimatische Prozesse nachzuweisen. Umso bedeutsamer ist daher ein Forschungserfolg, der nun einem internationalen Team unter der Leitung der Universität Basel gelungen ist: Die Wissenschafter entwickelten eine Methodik, die die Klimarekonstruktion mithilfe fossiler Mikroben aus den Sedimenten von Schweizer Seen entscheidend verbessert.

    Einen wichtigen Beitrag bei der Rekonstruktion vergangener Umweltbedingungen leisten Überreste von Bakterien in den Sedimenten von Seen. Spezielle Zellfragmente, sogenannte Membranlipide, lassen Rückschlüsse auf die Temperaturgeschichte zu. Eine Gruppe um Moritz Lehmann und Helge Niemann vom Departement Umweltwissenschaften der Uni Basel hat nun eine ganz bestimmte Klasse von klimasensitiven Lipiden in 36 alpinen Seen untersucht.

    Ihr Nutzen für die Klimarekonstruktion ist schon länger bekannt, doch war ihr biologischer Ursprung noch ungeklärt. Die Verwendung der Lipide als Temperaturanzeiger blieb daher problematisch. "Zuerst nahmen wir an, dass diese bakteriellen Lipide hauptsächlich aus Böden stammen und über Flüsse in die Seesedimente gelangen. Doch dann gab es immer mehr Hinweise, dass sie auch im Seewasser gebildet werden", erklärt Lehmann. Das Forschungsprojekt hatte deshalb zum Ziel, die Ökologie der unbekannten Bakterien zu charakterisieren.

    Bakterielle Überreste aus der Tiefe

    Im Zentrum der Untersuchungen stand der Luganersee, der aufgrund seiner speziellen Schichtung und der großen Tiefe ein ausgezeichnetes Modellsystem bietet. "Anhand von Isotopenanalysen konnten wir aufzeigen, dass diese bakteriellen Lipide hauptsächlich im kalten Tiefenwasser des Sees gebildet werden — nämlich dort, wo es kaum mehr Sauerstoff hat, dafür aber jede Menge des Treibhausgases Methan", so Yuki Weber, Erstautor der im Fachjournal "Pnas" erschienenen Studie. Die Resultate aus dem Luganersee konnten die Wissenschafter sodann mit ähnlichen Messungen aus 35 anderen alpinen Seen bestätigen.

    Neben Lipidanalysen setzten die Forscher auch molekularbiologische Methoden ein. Diese erlaubten es, die bakterielle Diversität in den verschiedenen Wassertiefen des Luganersees zu erfassen. Das Forscherteam hat damit erstmals nachgewiesen, dass die für die Klimaforschung wichtigen Lipide von unterschiedlichen Bakterien, in unterschiedlichen Wassertiefen und unter stark unterschiedlichen Umweltbedingungen produziert werden.

    Verlässliches Lipidthermometer

    Trotz der vielen Umweltfaktoren, die die überlieferte Lipidzusammensetzung möglicherweise beeinflussen, konnten die Forscher bestimmen, unter welchen Vorrausetzungen das Lipidthermometer zuverlässig funktioniert. "Mit Hilfe von Kohlenstoffisotopen-Analysen können wir nun sehr gut eingrenzen, ob die Lipide in Böden oder im Seewasser gebildet wurden. Wir sind deshalb zuversichtlich, dass unsere Studie weltweit einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung von Paläoklimadaten leisten wird", erklärt Weber. (red, 13.10.2018)

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