"Methanfresser" im Meeresboden nutzen Gasblasen zum Aufstieg

Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, IOW, haben ein neues Gerät entwickelt, um die Rolle von Mikroorganismen bei der Methanregulierung im Meer besser zu verstehen. Mit dem sogenannten Bubble Catcher gelang nun erstmals der Nachweis, dass Methan-konsumierende Bakterien durch vom Meeresboden aufsteigende Methanblasen ins freie Wasser gelangen. Dieser Transportprozess könnte von Bedeutung für die Reduktion des Klimagases Methan in der marinen Umwelt und damit für das Klimageschehen auf der Erde sein. Herauszufinden über welche Wege Methan in die Atmosphäre gelangt und welche Prozesse das verhindern können, ist ein wichtiges Ziel der Umweltforschung.

Marine Methanquellen sind zahlreich und vielfältig. Auf dieses umfangreiche Angebot haben sich einige Mikroorganismen spezialisiert. Sie wandeln es in Karbonate und Biomasse oder in das im Vergleich zum Methan weniger potente Treibhausgas Kohlendioxid um. Dieser effektive Prozess verhindert normalerweise, dass Methan aus dem Meeresboden bis an die Wasseroberfläche und damit auch in die Atmosphäre gelangt. Wenn jedoch so viel Methan austritt, dass es in Form von Gasblasen vom Meeresboden aufsteigt, funktioniert der mikrobielle Methanfilter im Sediment und in der Wassersäule nicht mehr. Die hohe Geschwindigkeit der Blasen führt das Methan zu rasch an den Zonen vorbei, in denen die Methan-umsetzenden Mikroorganismen leben.

Aus anderen aquatischen Umgebungen, wie etwa dem Grundwasser, ist bekannt, dass Blasen an ihrer Außenhaut Mikroorganismen transportieren können. Unbeachtet blieb aber bislang der blasenvermittelte Transport zwischen Sediment und Wassersäule. Das wurde zum Forschungsansatz für die Wissenschaftler des IOW um den Meereschemiker Oliver Schmale und seine Kollegen vom Kieler Geomar-Institut und der University of California. Gemeinsam wollten sie mit dem Bubble Catcher untersuchen, ob methanotrophe Bakterien im Sediment über ein Anheften an die Gasblasenhaut am Aufstiegsprozess der Gasblasen teilnehmen und ob das umgebende Wasser dadurch kontinuierlich mit diesen Organismen geimpft wird.

Der Nachweis eines solchen Prozesses ist allerdings nicht einfach. Während einer Pilot-Studie vor der Küste Kaliforniens gelang es dem Forscherteam jedoch nun erstmals, die über einem natürlichen Methan-Austritt entweichenden Blasen in dem mit sterilem Meerwasser gefüllten Zylinder des Bubble Catchers einzufangen. Durch anschließende Analysen wiesen sie nach, dass Methan-oxidierende Bakterien die Methanblasen begleiteten. Oliver Schmale: „Wir wissen jetzt, dass methanotrophe Bakterien aus dem Sediment die Gasblasen tatsächlich als ‚Mitfahrgelegenheit‘ nutzen und so in die umgebende Wassersäule transportiert werden. Weitere Untersuchungen werden nun zeigen, ob die Bakterien nach ihrem Umgebungswechsel weiterhin in der Wassersäule aktiv bleiben und so den Transport des Treibhausgases in die Atmosphäre vermindern.“

Foto: IOW