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Gletscherbakterien liefern wichtigen Kohlenstoff

04.04.2017

Gletscher sehen nicht besonders belebt aus, tatsächlich bieten sie aber vielfältigen und aktiven Bakteriengemeinschaften ein Zuhause. Nun wird klar, dass sie für den Kohlenstoffkreislauf eine wichtigere Rolle spielen als bislang angenommen.

 

Eine neue Studie zeigt, wie mikrobielle Gemeinschaften auf schmelzenden Gletschern der Antarktis zum weltweiten Kohlenstoffkreislauf beitragen. Die Ergebnisse, nun erschienen in der Fachzeitschrift Nature Geoscience, sind angesichts des Rückgangs der weltweiten Gletscher infolge der globalen Erwärmung von weitreichender Bedeutung.

Die Studie wurde gemeinsam von Heidi Smith und Christine Foreman von der Montana State University, USA, Marcel Kuypers und Sten Littmann vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen und Wissenschaftlern der Universität Colorado in Boulder, USA, dem U.S. Geological Survey und der Universität Stockholm, Schweden, durchgeführt.

Smith und ihre Kollegen stellen die vorherrschende Ansicht infrage, ob die Mikroorganismen auf Gletschern tatsächlich hauptsächlich von sehr altem Kohlenstoff leben, der schon zur Zeit der Gletscherbildung dort abgelagert wurde.

Cotton Glacier Stream (C. Foreman)
Der Cotton Glacier-Fluss in der Antarktis (C. Foreman)

„Wir konnten erstmals zeigen, dass ein großer Teil des organischen Kohlenstoffs stattdessen von photosynthetischen Bakterien stammt“, sagt Smith. Diese Bakterien leben im Eis und werden aktiv, sobald es schmilzt. Sie verhalten sich wie Pflanzen, sie können Kohlendioxid aufnehmen und bilden dann eine Quelle für organischen Kohlenstoff.

Die Wissenschaftler untersuchten das Schmelzwasser eines Gletschers in der McMurdo Dry Valley-Region der Antarktis. Nach der Probenahme verbrachte Heidi Smith einige Monate am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen, wo sie mit den Kollegen vor Ort die Herkunft und Aktivität des Kohlenstoffs untersuchte. „Mit Hilfe von NanoSIMS-Technologie – einer modernen Technik, die nur in wenigen Laboren weltweit angewandt wird – konnten wir außerdem sehen, wie sich verschiedene Kohlenstoffisotope durch das Schmelzwasser bewegten“, erläutert Mitautor Marcel Kuypers vom MPI Bremen.

Die Gletscherbakterien nutzten vorrangig den Kohlenstoff, der von den photosynthetischen Bakterien produziert wurde. Denn dieser besteht aus Molekülen, die sehr leicht aufzubrechen sind. Der „alte“ Kohlenstoff ist besteht aus komplexeren Molekülen und ist daher schwerer nutzbar. „Der leicht verfügbare Kohlenstoff ist ein bisschen wie ein Schokoriegel“, erklärt Smith – wie ein schneller, energiereicher Powersnack.

Der Cotton Glacier-Fluss in der Antarktis (Copyright C. Foreman)
Der Cotton Glacier-Fluss in der Antarktis (C. Foreman)

Smith und ihre Kollegen berichten außerdem, dass die photosynthetischen Bakterien etwa viermal mehr Kohlenstoff erzeugten, als von den Gletscherbakterien aufgenommen wurde. Der überschüssige Kohlenstoff wird mit dem Gletscherfluss weggespült und steht dann weiter flussabwärts zur Verfügung oder wird ins Meer gespült.

Einzelne Gletscherflüsse transportieren zwar nur geringe Kohlenstoffmengen, doch da Gletscher insgesamt mehr als ein Zehntel der Erdoberfläche einnehmen, haben sie in ihrer Gesamtheit großen Einfluss. Der Kohlenstoff, der von den Gletschern so ins Meer gelangt, steht an der Basis der marinen Nahrungskette.

In einem begleitenden News and Views-Artikel in der gleichen Zeitschrift, der sich mit der vorliegenden Studie und einer ähnliche Untersuchung in Grönland beschäftigt, betont auch die Biogeochemikern Elisabeth Kujawinski, dass „nun klar ist, dass der mikrobielle Kohlenstoffumsatz auf Gletschern nicht ignoriert werden kann“.

Originalveröffentlichung

H. J. Smith, R. A. Foster, D. M. McKnight, J. T. Lisle, S. Littmann , M. M. M. Kuypers und C. M. Foreman: Microbial formation of labile organic carbon in Antarctic glacial environments. Nature Geoscience. 
http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2925 


 

Begleitender News & Views-Artikel

E. Kujawinski: The power of glacial microbes. Nature Geoscience. http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2933

 

Beteiligte Institute

Montana State University, Bozeman, Montana 59717, USA
Stockholm University, Stockholm 10691, Sweden
Max Planck Institute for Marine Microbiology, Bremen 28359, Germany
University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, USA
US Geological Survey, St Petersburg, Florida 33701, USA

 
 

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