Zuckmücken und Blätter transportieren Kohlenstoff zwischen Wasser und Land

Forscher des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) konnten nun erstmals den Weg des Kohlenstoffs ins aquatische Nahrungsnetz und wieder zurück an Land verfolgen. Dem IGB-Team ist es damit gelungen, ein bislang fehlendes Puzzleteil im Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in den Fachjournalen „Ecology“ und „Oikos“ veröffentlicht.

In Form von CO2 macht Kohlenstoff als Klimagas viel von sich reden. Zugleich ist er aber ein für uns ganz essentielles Element: Alles lebende Gewebe ist aus sogenannten organischen Kohlenstoffverbindungen aufgebaut. Das Element kann nicht nur gasförmig in der Luft oder gelöst im Wasser vorkommen, sondern auch als partikulärer organischer Kohlenstoff (POC) in festen Verbindungen auftreten.

Die einzelnen Bausteine dieser Verbindungen werden im Nahrungsnetz von Stufe zu Stufe weitergegeben. Lange Zeit galten Gewässer als in sich geschlossene Systeme. Nun gelang es Wissenschaftlern am Berliner Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, den genauen Weg des POC vom Umland ins Gewässer und wieder zurück zu verfolgen und damit nachzuweisen, dass die Nahrungsnetze im Wasser und an Land miteinander verbunden sind.

Falllaub bringt terrestrischen Kohlenstoff in Gewässer

Bäume am Ufer eines Sees bringen über fallendes Laub Kohlenstoffverbindungen vom Land ins Gewässer. Um die Auswirkungen dieses terrestrischen Kohlenstoffs auf das Leben im Wasser zu untersuchen, führten die Wissenschaftler ein Großexperiment durch. Dafür wurden zwei kleine Seen im Norden Brandenburgs mit Planen geteilt. In jeweils einer Hälfte der Seen erhöhten die Wissenschaftler künstlich den Eintrag an partikulärem organischem Kohlenstoff mit Hilfe von Maisblättern. Diese können von Kleinstlebewesen zwar genauso verwertet werden wie Wasserpflanzen, jedoch lässt sich der POC durch Analysen der Kohlenstoffisotope von anderen Nahrungsquellen unterscheiden. Insgesamt nahmen die Wissenschaftler während drei Jahreszeiten etwa 800 Proben verschiedener Wasserlebewesen aus den Seehälften.

Bei den Untersuchungen zeigte sich, dass terrestrischer POC zunächst direkt von wirbellosen Tieren am Gewässerboden und anschließend über die Nahrungskette auch von Fischen aufgenommen wird. „Dies geschieht vornehmlich an den pflanzenreichen Gewässerrändern klarer Seen“, erklärt Dr. Thomas Mehner vom IGB. „Im uferfernen Freiwasser – wo die Blätter schnell ins tiefe Wasser herabsinken und folglich als Nahrung nicht mehr zur Verfügung stehen, wird der Kohlenstoff nicht verwertet.“ Aus diesem Grund haben viele Gewässer eine Speicherfunktion für Kohlenstoff.

Zuckmücken transportieren Kohlenstoff zurück ins Umland

Bei ihren Experimenten fanden die Forscher auch heraus, dass ein Teil des künstlich zugefügten Kohlenstoffs die Seen über schlüpfende Zuckmücken wieder verlässt. Sie verbringen ihr Larvenstadium im Wasser, kommen im Sommer zum Hochzeitstanz an Land und werden dort Beute von Spinnen. So schließen sie den Kreis zurück ins terrestrische Nahrungsnetz. Damit konnte das IGB-Team nicht nur nachweisen, dass organischer Kohlenstoff terrestrischen Ursprungs bis in die höchste aquatische Nahrungsnetzebene gelangt, sondern über Wasser-Land-Lebewesen wie die Zuckmücke teilweise ins Umland zurückkehrt.

Die Untersuchungen wurden im Rahmen des über den Leibniz-Wettbewerb finanzierten Projekts TERRALAC durchgeführt, an dem auch die TU Berlin und die Universität Potsdam beteiligt sind. Koordiniert wird das Projekt vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB).

Kontakt:
PD Dr. Sabine Hilt
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 301
12587 Berlin
E-Mail: hilt@igb-berlin.de

PD Dr. Thomas Mehner
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 301
12587 Berlin
E-Mail: mehner@igb-berlin.de

http://www.esajournals.org/doi/pdf/10.1890/13-0390.1
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/oik.01524/abstract