Wie die Seeeisbildung die Umwandlung von gelöster organischer Substanz beeinflusst

Gelöste organische Substanz (DOM) ist die Hauptform und aktive Komponente natürlicher organischer Substanz in Seen. Der mikrobielle und photochemische Abbau von DOM kann große Mengen an niedermolekularen organischen Säuren und biogenen Substanzen freisetzen.

Während des Wachstums von Seeeis wird eine DOM-Fraktion von den wachsenden Eiskristallverbindungen in die darunter liegende ungefrorene Wassersäule ausgestoßen, eine andere DOM-Fraktion kann im Eis eingeschlossen werden und die restliche DOM-Fraktion kann ausgeflockt und als partikulärer organischer Kohlenstoff abgelagert werden.

Forscher unter der Leitung von Dr. Zhou Yongqiang und Prof. Zhang Yunlin vom Nanjing Institute of Geography and Limnology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben zusammen mit ihren Mitarbeitern untersucht, wie die Seeeisbildung die DOM-Aufteilung in der unteren ungefrorenen Wassersäule, der oberen, beeinflusst Seeeisschicht und die Partikelform, sowie die Variabilität in der molekularen Zusammensetzung von DOM und den treibenden Mechanismen.

Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe am 16. Februar.

Die Forscher fanden heraus, dass während der Seeeisbildung 16,2 ± 4,7 % des DOC in der oberen Seeeisschicht zurückgehalten wurden, 81,3 ± 5,7 % in die untere ungefrorene Wassersäule ausgestoßen wurden und nur 1,3 ± 0,7 % als partikulärer organischer Kohlenstoff ausflockten und sanken zum Seegrund.

„Aromatisches DOM wurde bevorzugt in die darunter liegende nicht gefrorene Wassersäule ausgestoßen. In Braunwasserseen mit hohem DOC und hoher Aromatizität wurde DOM leicht von den Eiskristallverbindungen in die untere nicht gefrorene Wassersäule ausgestoßen“, sagte Dr. Zhou.

Unter der globalen Erwärmung werden die Einträge von Nährstoffen und terrestrischem DOM in Seen sowie die Primärproduktivität in den Seen wahrscheinlich zunehmen, was bedeutet, dass sowohl der terrestrische Eintrag von aromatischem DOM als auch die endogene Produktion von aliphatischem DOM in Zukunft wahrscheinlich zunehmen werden. Die Seeeisbildung kann zu einem gleichzeitigen Anstieg des Ausstoßens von Aromaten aus dem Seeeis und von im Seeeis eingeschlossenen Aliphaten führen.

„Ein wärmeres Klima impliziert, dass eine große Menge Seeeis im Winterhalbjahr verschwinden wird und die Dauer der Eisbedeckung deutlich abnehmen wird, und somit das Auftreten von internen Eisausschlusseffekten auf organisches Material abnehmen wird“, sagte Dr. Zhou.