Bakterien erzeugen Treibhausgas selbst in gefrorenem Boden Potente Methan-Mikrobe im Permafrost entdeckt - scinexx | Das Wissensmagazin
Anzeige
Anzeige

Potente Methan-Mikrobe im Permafrost entdeckt

Bakterien erzeugen Treibhausgas selbst in gefrorenem Boden

Aufnahme des Hess Creek in Alaska, hier entnahmen Forscher Bodenproben, um die Mikrobenzusammensetzung zu untersuchen. © Courtesy of USGS Soil Carbon Research

Im Permafrostboden der Arktis haben Forscher eine bisher unbekannte, Methan produzierende Mikrobenart entdeckt. Diese kann das starke Treibhausgas auch in gefrorenem Boden erzeugen. Taut dann der Boden auf, wird das Methan freigesetzt. „Die Häufigkeit dieses neuen Methanbakteriums deutet darauf hin, dass es für die Treibhausgas-Produktion im Permafrost eine wichtige Rolle spielt“, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“. Sie hatten mit Hilfe von Genanalysen untersucht, welche Bakterien im Permafrost vorkommen und wie sich die Aktivität dieser Mikroben beim Auftauen verändert.

„Ein einziges Gramm Permafrostboden kann tausende von verschiedenen Bakterienarten und Milliarden von Zellen enthalten“, sagt Erstautorin Rachel Mackelsprang vom Joint Genome Institute in Walnut Creek. Doch die meisten dieser Mikroben seien bisher noch völlig unbekannt. Zum größten Teil sei es unmöglich, sie in Laborkulturen zu isolieren und zu züchten. Daher sei auch die Reaktion dieser Bodenbakterien auf die Erwärmung ihres Lebensraums kaum erforscht.

Schnelle Reaktion aufs Auftauen

Mit Hilfe der Genanalysen von Permafrost-Proben habe man nun nicht nur eine neue Bakterienart entdeckt und festgestellt, welche Stoffwechselprozesse im gefrorenen Boden ablaufen. „Unsere Analysen enthüllen auch zum ersten Mal die schnelle und dynamische Reaktion der Permafrost-Mikroben auf das Auftauen ihres Lebensraums“, sagen die Forscher. Besonders stark hätten sich dabei Gene verändert, die eine Rolle bei der Verarbeitung von Stickstoff und Kohlenstoff spielten. So nahmen Gene für die Stickstoffbindung beim Tauen ab. Das deute darauf hin, dass der Dauerfrostboden beim Erwärmen vermehrt das Treibhausgas Lachgas freisetzen könnte.

Nach Ansicht der Forscher bestätigt dies, dass die Reaktion der Bodenbakterien die Freisetzung von Treibhausgasen aus dem Permafrost beeinflusse. Ihr Verhalten müsse daher weiter erforscht und für Prognosen der zukünftigen Entwicklung einbezogen werden.

Dauerfrostboden speichert enorme Kohlenstoffmengen

In weiten Teilen der Arktis bleibt der Untergrund das ganze Jahr hindurch gefroren. Dieser Permafrostboden speichere geschätzte 1,67 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form verschiedener organischer Verbindungen. „Dies entspricht der gesamten Menge Kohlenstoff, die zurzeit in allen Landpflanzen und der Atmosphäre zusammen enthalten ist“, schreiben die Wissenschaftler.

Anzeige

Im Zuge des Klimawandels steigen die Temperaturen in der Arktis jedoch immer weiter an, der Permafrost taut auf. In ihm zersetzen Bakterien die organischen Verbindungen und setzen dabei das Treibhausgas Kohlendioxid frei.

Bestandsaufnahme aller Gene im Boden

Für die Studie setzten die Forscher die sogenannte Metagenom-Analyse ein. Diese erfasst die Gesamtheit aller Mikrobengene und DNA-Bausteine in einer Probe, ohne zuvor einzelne Arten zu isolieren. Die Wissenschaftler untersuchten damit Permafrostproben aus Alaska sowohl im gefroren Zustand als auch nach dem Auftauen.

Fast 40 Milliarden verschiedene DNA-Bausteine habe man in den Proben gefunden, berichten die Forscher. Daraus könne man auf eine extreme Artenvielfalt der mikrobiellen Gemeinschaft im Permafrost schließen. Die Metagenomik enthülle aber auch, welche biochemischen Stoffwechselwege und Prozesse im Boden ablaufen, schreiben die Wissenschaftler.

„Mit Hilfe der Metagenomik können wir helfen zu klären, wie die bisher unerforschten Mikrobenarten im Permafrost den Kohlenstoff verarbeiten und wie viel Treibhausgas sie beim Tauen freisetzen“, sagt Studienleiterin Janet Jansson vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien. Das liefere wertvolle Informationen um die Modelle des Kohlenstoffkreislaufs und die Klimaprognosen zu verbessern. (Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10576)

(Nature / dapd, 07.11.2011 – NPO)

Anzeige

In den Schlagzeilen

Diaschauen zum Thema

Dossiers zum Thema

DNA - Von Genen, Mördern und Nobelpreisträgern

Permafrost - Kalter Boden und seine globale Bedeutung

News des Tages

Photonen

Quantenverschränkung über 150 Millionen Kilometer

Klimawandel: Flüchten oder Standhalten?

Wie die Tigermücke nach Europa kam

Unsere Esslust verschwendet Lebensmittel

Erneut massives Amselsterben durch Usutu

Bücher zum Thema

Kleine Wunderwerke - Die unsichtbare Macht der Mikroben von Idan Ben-Barak

Welt der Bakterien - Die unsichtbaren Beherrscher unseres Planeten

Die Erde schlägt zurück - Wie der Klimawandel unser Leben verändert von Eva Goris und Claus-Peter Hutter

Die Macht der Gene - Schön wie Monroe, schlau wie Einstein von Markus Hengstschläger

Wetter, Klima und Klimawandel - Wissen für eine Welt im Umbruch von Nadja Podbregar, Harald Frater und Karsten Schwanke

Zu den Kältepolen der Erde - von Klaus Fleischmann

Böden der Welt - Ein Bildatlas von Wolfgang Zech und Gerd Hintermaier- Erhard

Top-Clicks der Woche

Anzeige
Anzeige