Ansammlung organischer Materie in sauerstoffreichen Seen

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Wenn wir fossile Brennstoffe verbrennen, entsteht nicht nur Kohlendioxid, ein Treiber des Klimawandels, sondern verbraucht auch den Sauerstoff, den wir atmen. Die von Pflanzen produzierte Sauerstoffmenge in unserer Atmosphäre wird jedoch durch die von Tieren aufgenommene Menge nahezu ausgeglichen und hält sie bei etwa 21 % der Atmosphäre. Dies wirft eine große Frage auf, die für unser Überleben und die Zukunft der Biodiversität relevant ist: Was hält den Sauerstoffgehalt in unserer Atmosphäre relativ konstant?

Sauerstoff hilft beim Abbau organischer Stoffe, um Kohlendioxid freizusetzen – ein Prozess, den Sie in einem Komposthaufen im Hinterhof beobachten können. Doch an manchen Orten auf der Erde können organische Stoffe wie Pflanzenreste Tausende von Jahren bestehen, obwohl reichlich Sauerstoff vorhanden ist. Professor James Cotner vom College of Biological Sciences möchte besser verstehen, warum dies geschieht und welche Auswirkungen es auf die Kohlenstoffbindung und den Klimawandel hat.

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Briefe über Limnologie und Ozeanographiehaben Dr. Cotner und die Co-Autoren NJ Anderson und Christopher Osburn Seen in Grönland beprobt, in denen sich gelöste organische Verbindungen in Konzentrationen ansammeln können, die 200-mal höher sind als die Konzentrationen in den Ozeanen. Einige dieser Seen liegen direkt neben Seen mit viel geringeren Konzentrationen, und sie wollten verstehen, warum in einigen Seen organische Stoffe erhalten sind, in anderen jedoch nicht. Sie maßen den Salzgehalt der Seen, um festzustellen, wie die Seen mit ihren Wassereinzugsgebieten verbunden waren, und verwendeten die Radiokohlenstoffdatierung, um das Alter der organischen Substanz zu messen. „Unsere Arbeit scheint darauf hinzudeuten, dass Hydrologie und Sonnenlicht einen großen Einfluss auf die Sequestrierung haben können.“ sagt Cotner.

Die Forscher fanden Folgendes heraus:

  • Weniger salzhaltige Seen, die gut mit den umliegenden Wassereinzugsgebieten verbunden waren, bauten organisches Material viel schneller ab als Seen, die etwas isoliert, dh salziger waren.
  • Die Sonneneinstrahlung und die Produktion von Metaboliten durch Mikroben, wenn sie nach Nährstoffen hungern, erleichtern wahrscheinlich die Ansammlung von organischem Material in den weniger verbundenen Seen.
  • Die Hydrologie ist ein wichtiger Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs auf der Erdoberfläche, und sowohl natürliche als auch vom Menschen verursachte Prozesse wie die Landwirtschaft wirken sich auf die hydrologische Konnektivität aus, was Auswirkungen sowohl auf den Kohlenstoffkreislauf als auch auf den Sauerstoff in unserer Atmosphäre hat.
  • „Wir waren etwas schockiert, als wir feststellten, dass das Alter der gelösten organischen Stoffe sehr gut mit dem Salzgehalt des Seewassers korrelierte, was darauf hindeutet, dass sehr alte organische Stoffe in Seen bestehen können, die nicht gut mit ihrer umgebenden Landschaft verbunden sind.“ sagte John Anderson, ein Co-Autor von der Loughborough University.

    • Weitere Forschungen in diesem Bereich könnten mehr darüber aufzeigen, wie Kohlenstoffbindung in der Natur abläuft, was auch Auswirkungen auf die menschlichen Bemühungen zur Kohlenstoffbindung haben könnte. „Unsere zukünftige Arbeit wird sich auf die Bedeutung von Gerbstoffen, Huminstoffen und Nährstoffen sowie die Rolle verschiedener Bodenmikroben beim Abbau organischer Stoffe im Süßwasser konzentrieren“, sagt Cotner.

    Mehr Informationen:
    James B. Cotner et al, Akkumulation widerspenstiger gelöster organischer Stoffe in aeroben aquatischen Systemen, Briefe über Limnologie und Ozeanographie (2022). DOI: 10.1002/lol2.10265

    Bereitgestellt von der University of Minnesota

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