Süßwasserökosysteme sind für die Hälfte der weltweiten Methanemissionen verantwortlich, einem starken Treibhausgas, das zur globalen Erwärmung beiträgt. Es wird angenommen, dass vor allem Flüsse und Bäche einen erheblichen Teil dieses Methans ausstoßen, doch die Raten und Muster dieser Emissionen auf globaler Ebene sind noch weitgehend undokumentiert.
Ein internationales Forscherteam, darunter Süßwasserökologen der University of Wisconsin-Madison, hat dies mit einer neuen Beschreibung der globalen Raten, Muster und Treiber der Methanemissionen aus fließenden Gewässern geändert. Ihre Ergebnisse wurden heute in der Zeitschrift veröffentlicht Naturwird Methanschätzungen und Modelle des Klimawandels verbessern und auf Landbewirtschaftungsänderungen und Wiederherstellungsmöglichkeiten hinweisen, die die Menge an Methan, die in die Atmosphäre entweicht, reduzieren können.
Die neue Studie bestätigt, dass Flüsse und Bäche tatsächlich viel Methan produzieren und eine wichtige Rolle bei der Dynamik des Klimawandels spielen. Aber die Studie bringt auch einige überraschende Ergebnisse darüber zutage, wie und wo dieses Methan produziert wird.
„Wir erwarteten die höchsten Methanemissionen in den Tropen, da die biologische Produktion von Methan sehr temperaturempfindlich ist“, sagt Emily Stanley, Professorin am Center for Limnology der UW-Madison und Mitautorin des Buches Natur Bericht. Stattdessen, sagt sie, stellte ihr Team fest, dass die Methanemissionen in den Tropen mit denen in den viel kälteren Bächen und Flüssen der borealen Wälder – Kiefernwälder, die sich rund um die nördliche Hemisphäre erstrecken – und der arktischen Tundra-Lebensräume vergleichbar seien.
Es stellt sich heraus, dass die Temperatur nicht die primäre Variable für die Methanemissionen im Wasser ist. Stattdessen stellte die Studie fest, dass „die Menge an Methan, die aus Bächen und Flüssen austritt, unabhängig von ihrem Breitengrad oder ihrer Temperatur, in erster Linie durch den sie umgebenden Lebensraum gesteuert wird“, sagt Stanley.
Flüsse und Bäche in borealen Wäldern und Polarregionen in hohen Breiten sind häufig an Torfmoore und Feuchtgebiete gebunden, während die dichten Wälder der Flusseinzugsgebiete des Amazonas und des Kongo auch die durch sie fließenden Gewässer mit Böden versorgen, die reich an organischer Substanz sind. Beide Systeme produzieren erhebliche Mengen an Methan, da sie häufig zu sauerstoffarmen Bedingungen führen, die von Mikroben bevorzugt werden, die Methan produzieren und gleichzeitig die gesamte organische Substanz abbauen.
Allerdings stoßen nicht alle Flüsse und Bäche mit hohem Methangehalt auf natürliche Weise auf diese Emissionen. In Teilen der Welt werden die Methanemissionen im Süßwasser hauptsächlich durch menschliche Aktivitäten in städtischen und ländlichen Gemeinden kontrolliert.
„Der Mensch verändert weltweit aktiv Flussnetze und im Allgemeinen scheinen diese Veränderungen die Methanemissionen zu begünstigen“, sagt Gerard Rocher, Hauptautor des Berichts und Postdoktorand sowohl an der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften als auch am Blanes Centre of Advanced Studies in Spanien.
Lebensräume, die vom Menschen stark verändert wurden – wie etwa ausgegrabene Bäche, die landwirtschaftliche Felder entwässern, Flüsse unterhalb von Kläranlagen oder betonierte Regenwasserkanäle – führen häufig auch zu Bedingungen, die reich an organischen Stoffen und sauerstoffarm sind und eine hohe Methanproduktion begünstigen.
Die Bedeutung des menschlichen Engagements kann laut Rocher als gute Nachricht angesehen werden.
„Eine Schlussfolgerung dieser Erkenntnis ist, dass Bemühungen zur Erhaltung und Wiederherstellung von Süßwasser zu einer Verringerung der Methanemissionen führen könnten“, sagt er.
Eine Verlangsamung des Einstroms von Schadstoffen wie Düngemitteln, menschlichen und tierischen Abfällen oder übermäßigem Mutterboden in Flüsse und Bäche würde dazu beitragen, die Inhaltsstoffe zu begrenzen, die zu einer hohen Methanproduktion in Süßwassersystemen führen.
„Aus Sicht des Klimawandels müssen wir uns mehr um Systeme kümmern, in denen Menschen Bedingungen schaffen, die Methan produzieren, als um die natürlichen Kreisläufe der Methanproduktion“, sagt Stanley.
Die Studie zeigt auch, wie wichtig es ist, dass Wissenschaftlerteams an der Zusammenstellung und Untersuchung riesiger Datensätze arbeiten, um das Ausmaß des Klimawandels zu verstehen. Die Ergebnisse erforderten eine jahrelange Zusammenarbeit zwischen der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften, der Universität Umeå, der UW-Madison und anderen Institutionen auf der ganzen Welt. Sie sammelten Methanmessungen an Flüssen und Bächen in mehreren Ländern und nutzten modernste Computermodellierung und maschinelles Lernen, um einen Datensatz „massiv zu erweitern“, den Stanley bereits 2015 mit ihren Doktoranden zusammenzustellen begann.
Jetzt, sagt Stanley, „haben wir viel mehr Vertrauen in Methanschätzungen.“ Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der Größe und räumlichen Muster aller Methanquellen in der Erdatmosphäre führen und dass die neuen Daten groß angelegte Modelle verbessern, die zum Verständnis des globalen Klimas und zur Vorhersage seiner Zukunft verwendet werden.
Mehr Informationen:
Gerard Rocher-Ros et al., Globale Methanemissionen aus Flüssen und Bächen, Natur (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06344-6