Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Temperaturanstieg im Permafrost erhöht Freisetzung des Klimagases Methan

30.03.2009
Untersuchungen am Alfred-Wegener-Institut zeigen, dass Methan bildende Mikroorganismen auf Klimaänderungen reagieren

Höhere Temperaturen in arktischen Dauerfrostböden verändern die Lebensgemeinschaft Methan bildender Mikroorganismen und führen zu einer erhöhten Methanfreisetzung. Zu diesem Ergebnis kommen Mikrobiologen aus dem Alfred-Wegener-Institut in einer aktuellen Veröffentlichung der Zeitschrift "Environmental Microbiology".

Die Wissenschaftler konnten erstmals Permafrost aus dem Meeresboden der Laptewsee untersuchen, einem flachen Schelfmeer vor der Küste Sibiriens. Durch die Überflutung mit relativ warmem Meerwasser ist dieser so genannte "submarine Permafrost" etwa 10 Grad Celsius wärmer als der Permafrost an Land. Er eignet sich deshalb besonders gut, um Veränderungen in Dauerfrostböden bei anhaltender Erwärmung der Erdatmosphäre zu erforschen.

"Wenn die Dauerfrostböden sich erwärmen oder sogar tauen, könnte das dramatische Konsequenzen für das weltweite Klimageschehen haben", verdeutlicht der Mikrobiologe Dr. Dirk Wagner von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft die Bedeutung der Permafrostforschung. "Sie bedecken derzeit etwa 25 Prozent der Landfläche unserer Erde und speichern riesige Mengen an organischem Kohlenstoff."

Unter Ausschluss von Sauerstoff und damit unter Bedingungen, wie sie aufgrund der Wassersättigung im Permafrost typisch sind, bildet sich beim Abbau von organischem Kohlenstoff das Klimagas "Methan". Verantwortlich für die Bildung von Methan sind spezielle Mikroorganismen, die als methanogene Archaeen bezeichnet werden. "Wie viel Kohlenstoff umgesetzt und wie viel Methan dementsprechend gebildet wird, hängt von der Stoffwechselaktivität der Organismen und von der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft ab", erläutert Wagner. "Deshalb beschäftigen wir uns intensiv mit der Frage, wie sich diese beiden Parameter mit steigender Temperatur im Permafrost verändern."

Bereits in früheren Untersuchungen wiesen die Potsdamer Wissenschaftler nach, dass Mikroorganismen selbst in tief gefrorenen Permafrostablagerungen bei Temperaturen um minus 7 Grad Celsius Methan bilden. Werden die Temperaturen experimentell um wenige Grad erhöht, so erhöht sich auch die Stoffwechselaktivität der Organismen und damit die Methanproduktion im Permafrost. Bisher war jedoch nicht geklärt, ob die Lebensgemeinschaften Methan bildender Mikroorganismen sich überhaupt dauerhaft an höhere Temperaturen in arktischen Dauerfrostböden anpassen können. Diesen Nachweis haben die Potsdamer Wissenschaftler durch ihren Vergleich von terrestrischen und submarinen Permafrostablagerungen nun erstmals erbracht.

Der submarine Permafrost hat sich in einer ehemaligen Landmasse entwickelt, die durch den Meeresspiegelanstieg nach der letzten Eiszeit überflutet wurde. Es handelt sich also ursprünglich ebenfalls um terrestrische Permafrostablagerungen. Doch im Gegensatz zum heutigen terrestrischen Permafrost, der eine Durchschnittstemperatur von minus 12 Grad Celsius aufweist, ist der submarine Permafrost durch das relativ warme Meerwasser bereits auf etwa minus 2 Grad Celsius erwärmt worden. Indem sie die an der Methanbildung beteiligten Mikroorganismengemeinschaften in beiden Permafrostgebieten verglichen, konnten Wagner und sein Team zeigen, dass sich die Zusammensetzung der Methan bildenden Mikroben im submarinen Permafrost deutlich von der im terrestrischen Permafrost unterscheidet. Die Lebensgemeinschaft der Mikroorganismen kann sich demnach gut und dauerhaft auf höhere Temperaturen einstellen.

"Unsere Studien, die wir seit 10 Jahren im Umfeld der Russisch-Deutschen Forschungsstation Samoylow in der sibirischen Arktis betreiben, zeigen sehr deutlich", fasst Wagner die Erkenntnisse seiner langjährigen Arbeit zusammen, "dass die Lebensgemeinschaften der Mikroorganismen sehr flexibel auf Klimaänderungen reagieren. Und selbst wenn die Böden noch tief gefroren sind, erhöht sich die Stoffwechselaktivität Methan bildender Mikroben mit steigender Temperatur. Für uns ist das ein sicheres Indiz dafür, dass die zu beobachtende Erwärmung der Atmosphäre in den riesigen Permafrostregionen der Erde bereits heute zu einer erhöhten Freisetzung des Treibhausgases Methan führt."

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Margarete Pauls | idw
Weitere Informationen:
http://www.awi.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Neue Einblicke in das 2004 Sumatra-Erdbeben
14.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Folgen des Klimawandels: Oder warum wird das Wasser unter Borkum überwacht?
14.11.2017 | Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fall aus dem Datenrettungslabor – USB Sticks mit fehlerhaften Angaben

20.11.2017 | Unternehmensmeldung

Anwender-Workshops „Laserbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen“

20.11.2017 | Seminare Workshops

Hand aufs Herz - was wissen wir über herzgesunde Lebensmittel?

20.11.2017 | Unternehmensmeldung