Hamburg. Der Hamburger Forscher Christian Knoblauch erforscht, wie viel Methan aus den tauenden Permafrostböden freigesetzt wird. Moose spielen eine wichtige Rolle
Kleine Seen und Tümpel umgeben von sattem Grün – es ist Sommer in der arktischen Tundra. Im Nordosten Sibiriens liegt die kleine Insel Samoylov, wo sich das Wasser über dem dauerhaft gefrorenen Permafrostboden staut. Jetzt gedeihen hier Gräser, Moose und kleine Sträucher. In dem Feuchtgebiet wird viel organischer Kohlenstoff umgesetzt, der in Form der klimawirksamen Gase Methan und Kohlendioxid in die Luft entweichen kann.
Dafür verantwortlich sind Mikroorganismen, die das organische Material zum Beispiel aus Pflanzenresten abbauen. Dabei produzieren sie Methan – ein Prozess, der im wassergesättigten Boden ohne Sauerstoff abläuft. Sobald Sauerstoff im Boden vorhanden ist, bauen andere Bakterien das entstandene Methan zu Kohlendioxid ab. Entscheidend ist, dass mit der Umwandlung von Methan zu Kohlendioxid ein Klimagas mit einer deutlich günstigeren Treibhausgasbilanz entsteht: Eine Tonne Methan verursacht etwa den gleichen Treibhauseffekt wie rund 30 Tonnen Kohlendioxid.
Meine Kollegen und ich konnten zeigen, dass neben Mikroorganismen auch Pflanzen einen wesentlichen Einfluss auf die Bildung und Freisetzung von Methan haben. Je nachdem, welche Pflanzen vorhanden sind, wird unterschiedlich viel Methan gebildet, in Kohlendioxid umgewandelt und in die Atmosphäre geleitet.
Mithilfe zahlreicher Messungen in Sibirien konnten wir zwei Bereiche in den flachen Teichen unterscheiden. An den Rändern der Teiche haben wir deutlich höhere Methanflüsse gefunden als in der Mitte. Der Grund: An den Rändern wachsen Gräser und unter dem Wasserspiegel Moose. Weiter in der Mitte sind nur noch Moose zu finden. Diese Pflanzen regulieren die Bildung, den Abbau und die Freisetzung von Methan jeweils unterschiedlich.
So produzieren die Moose unter dem Wasserspiegel Sauerstoff, den die Bakterien benötigen, um Methan in Kohlendioxid umzuwandeln. Dadurch werden bis zu 99 Prozent des Methans abgebaut.
Die Gräser dagegen wirken wie Schornsteine, die das Methan aus dem Boden schnell und direkt in die Atmosphäre leiten. Dabei wird das Methan durch das Gewebe der Gräser transportiert, welches die Wurzeln im wassergesättigten Boden mit Sauerstoff versorgt. Wo Gräser wachsen, kann nur sehr viel weniger Methan abgebaut werden, weil die Gräser das Gas an jener Zone vorbeischleusen, in der die Moose zusammen mit den Bakterien aktiv sind.
Bisher galt der Wasserspiegel im Boden als Grenze zwischen den Bereichen, wo Stoffwechselprozesse mit beziehungsweise ohne Sauerstoff ablaufen. Dass Moose unter dem Wasserspiegel Sauerstoff produzieren, wurde bislang nicht berücksichtigt. Doch dieser Prozess ist wichtig, um die gesamte Methan-Bilanz zu berechnen.
Feuchtgebiete reagieren empfindlich
Die Feuchtgebiete im Nordosten Sibiriens reagieren empfindlich auf Klimaänderungen. Wie viel Methan freigesetzt wird, hängt dabei von der Temperatur, dem Wasserstand und den Pflanzen ab. Was aber geschieht, wenn der Permafrost in der arktischen Tundra taut und damit Mikroorganismen verstärkt aktiv werden, ist noch unklar. Unsere Ergebnisse helfen jedoch dabei, genauere Vorhersagen zu entwickeln, wie viel Methan aus tauenden Permafrostböden freigesetzt wird. Dass verschiedene Pflanzenarten dabei eine Rolle spielen, muss künftig stärker berücksichtigt werden.