Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Meeresströmungen beeinflussen Methanabbau

20.04.2015

Studie in Nature Geoscience zeigt Wechselspiel von mariner Mikrobiologie und Ozeanographie

Vor der norwegischen Inselgruppe Spitzbergen strömt in einigen hundert Metern Wassertiefe Methangas aus dem Meeresboden. Ein großer Teil davon wird allerdings von Bakterien abgebaut, bevor es die Wasseroberfläche erreicht und in der Atmosphäre als Treibhausgas wirken kann.


Während der Expedition zu den Methanquellen vor Spitzbergen kam auch das Tauchboot JAGO zum Einsatz.

Foto: Karen Hissmann, GEOMAR

Eine interdisziplinäre Studie unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Basel und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel konnte nun zeigen, dass Meeresströmungen den Methanabbau stark beeinflussen können. Die Studie ist in der international renommierten Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen.

Egal ob als freies Gas oder gebunden in Gashydraten – Methan kommt an den Rändern aller Ozeane in großen Mengen im Meeresboden vor. Wenn sich die Hydrate auflösen oder sich im Meeresboden Wege für das Gas öffnen, kann das Methan auch ins Wasser austreten und zur Wasseroberfläche aufsteigen. Gelangt es in die Atmosphäre, wirkt es dort als Treibhausgas, das zwanzigmal stärker ist als Kohlendioxid.

Glücklicherweise gibt es im Meerwasser Bakterien, die das Methan konsumieren, bevor es die Wasseroberfläche erreicht. In einer interdisziplinären Studie konnten Geomikrobiologen und Ozeanographen aus der Schweiz, Deutschland, Großbritannien und den USA jetzt nachweisen, dass Meeresströmungen diesen bakteriellen Methanabbau stark beeinflussen können. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienen.

Die Forschungsarbeit beruht auf einer Expedition des deutschen Forschungsschiffs MARIA S. MERIAN im Sommer 2012. Damals hat das internationale Wissenschaftlerteam vor der Westküste der norwegischen Inselgruppe Spitzbergen Methanquellen in einigen hundert Metern Wassertiefe untersucht. „Schon damals ist aufgefallen, dass die Aktivität der methan-abbauenden Bakterien in sehr kurzen Zeiträumen stark variiert und dass sich gleichzeitig viele ozeanographische Daten wie Wassertemperatur und Salzgehalt änderten“, erklärt Lea Steinle, Erstautorin der aktuellen Studie und Doktorandin an der Universität Basel beziehungsweise am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Im Rahmen ihrer Doktorarbeit untersucht sie, wo und wie viel Methan in der Wassersäule durch Bakterien abgebaut wird.

Um zu überprüfen, ob die während der vierwöchigen Expedition gemessenen Schwankungen zufällige Beobachtungen waren oder auf typischen, immer wieder auftretenden Prozessen beruhen, haben Ozeangraphen des GEOMAR die Region im Nachhinein mit einem hochauflösenden Ozeanmodell genauer betrachtet.

„So haben wir tatsächlich herausgefunden, dass die beobachteten Schwankungen der ozeanographischen Daten und der Bakterien-Aktivitäten auf immer wiederkehrende Änderungen des West-Spitzbergenstroms zurückzuführen sind“, erläutert Prof. Dr. Arne Biastoch vom GEOMAR. Der West-Spitzbergenstrom ist eine relativ warme, salzhaltige Strömung, die Wassermassen vom europäischen Nordmeer in den Arktischen Ozean transportiert. „Er verläuft meist sehr nah an der Küste. Schwankungen in den Strömungen sorgen aber dafür, dass er oft mäandriert. Dann entfernt sich die Strömung innerhalb weniger Tage etliche Kilometer weit von der Küste weg“, erklärt Professor Biastoch weiter.

Ob die Strömung direkt über die küstennahen Methanquellen verläuft oder weiter auf offener See, hat Folgen für den Methanabbau. „Wir konnten zeigen, dass die Stärke und Variabilität der Meeresströmungen das Vorkommen der methanabbauenden Bakterien kontrolliert“, sagt Lea Steinle, „das heißt, bei starker Strömung kann sich keine große Bakterienpopulation aufbauen, was dazu führt, dass weniger Methan abgebaut wird.“

Um zu überprüfen, ob diese Ergebnisse nur für Spitzbergen gelten oder eine grundsätzliche Bedeutung haben, untersuchten die Wissenschaftler in einem zweiten, globalen Ozeanmodell, wie sich Meeresströmungen in anderen Regionen der Weltmeere mit Methanquellen verhalten. „Dabei zeigte sich, dass starke und variierende Strömungen oft über Methanaustrittsstellen zu finden sind”, betont Dr. Helge Niemann Biogeochemiker an der Universität Basel, einer der Initiatoren der Studie.

Seine Kollegin Prof. Dr. Tina Treude, Geomikrobiologin an der University of California Los Angeles ergänzt: „Das zeigt deutlich, dass einmalige oder kurzfristige Messungen oft nur einen schnappschussartigen Einblick in ein System zeigen.“ In Zukunft müssen deshalb die von ozeanographischen Parametern hervorgerufenen Schwankungen im bakteriellen Methanabbau sowohl bei Feldmessungen als auch in Modellen besser berücksichtigt werden.

Originalarbeit:
Steinle, L., C. A. Graves, T. Treude, B. Ferré, A. Biastoch, I. Bussmann, C. Berndt, S. Krastel, R. H. James, E. Behrens, C. W. Böning, J. Greinert, C.-J. Sapart, M. Scheinert, S. Sommer, M. F. Lehmann, H. Niemann (2015): Water column methanotrophy controlled by a rapid oceanographic switch. Nature Geoscience, http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2420

Weitere Informationen:

https://biogeochem.duw.unibas.ch/ Aquatische Biogeochemiegruppe am Departement Umweltwissenschaften der Universität Basel Forschungsgruppe Universität Basel
http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.geomar.de/e316848 Expedition MSM21/4 im Sommer 2012

Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Die Ostsee als Zeitmaschine
14.05.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Erste Bohrung in einen aktiven Unterwasservulkan
09.05.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics