In einer neu veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und der Friedrich-Schiller-Universität Jena herausgefunden, dass Mikroben im Grundwasser eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung von Methanemissionen spielen. Diese Erkenntnisse, die in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurden, zeigen, dass über die Hälfte des im Grundwasser vorhandenen Methans von diesen Mikroorganismen abgebaut wird, bevor es in die Atmosphäre gelangen kann.
Methan gilt als eines der schädlichsten Treibhausgase, da es in den ersten Jahren nach der Emission eine bis zu 84-mal stärkere Wärme speichernde Fähigkeit als Kohlenstoffdioxid aufweist. Daher ist die Verringerung der Methanemissionen von zentraler Bedeutung, um den Klimawandel zu bekämpfen. Das Grundwasser kann Methan aus verschiedenen Quellen enthalten, sowohl biologischen als auch fossilen Ursprungs. Hohe Methankonzentrationen im Grundwasser können nicht nur die Qualität des Trinkwassers beeinträchtigen, sondern auch in Böden und Oberflächengewässern entweichen.
Die Forscher verwendeten eine hochsensitive Radiokohlenstoff-Tracermethode, um die mikrobielle Methanoxidation in unterschiedlichen Grundwässern zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht es, genau zu quantifizieren, wie viel Methan von Mikroben abgebaut wird und wie viel für den Aufbau von Biomasse verwendet wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die mikrobiellen Abbauprozesse stark von der Methankonzentration abhängen. An verschiedenen Standorten in Deutschland wurde festgestellt, dass die Raten der mikrobiellen Methanoxidation variieren und eng mit der Methankonzentration korrelieren.
Beatrix M. Heinze, eine der Hauptautoren der Studie, erläutert: „Unsere Ergebnisse belegen, dass ein aktiver mikrobieller Filter im Grundwasser entscheidend dafür ist, die Freisetzung von Methan zu reduzieren und damit die Menge, die in Oberflächengewässer und die Atmosphäre gelangt.“ Die Studie umfasste Proben aus flachen Karbonat- und Sandstein-Aquiferen in Nord- und Mitteldeutschland, wobei die Methankonzentrationen von kaum nachweisbar bis stark übersättigt reichten.
Ein bedeutender Aspekt der Studie ist die Schätzung des globalen Methanabbaus durch Mikroben. Durch die Analyse veröffentlichter Daten zu Methankonzentrationen in Grundwässern weltweit kommen die Forscher zu dem Schluss, dass mikrobiell oxidierende Organismen jährlich zwischen 167 und 778 Teragramm Methan abbauen. Dies entspricht etwa zwei Dritteln der globalen Methanproduktion im Grundwasser und zeigt die immense Bedeutung dieser Mikroben für das globale Methanmanagement.
Die Studie verdeutlicht auch die Unsicherheiten in Bezug auf den Beitrag von Binnengewässern zu den globalen Methanemissionen. Während an vielen Standorten vermutlich das gesamte Methan von den Mikroben abgebaut wird, könnten bestimmte Gebiete mit hohen Methankonzentrationen in Norddeutschland dennoch bedeutende Quellen für Methanemissionen sein. Susan Trumbore, Direktorin am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, weist darauf hin, dass die Ergebnisse der Studie die Notwendigkeit unterstreichen, belastbare Daten über die Rolle von Binnengewässern als natürliche Methanquellen zu sammeln.
Zusätzlich hat die Studie auch gezeigt, dass das Risiko für die Grundwasserqualität in Gebieten mit hohen Methankonzentrationen nicht zu vernachlässigen ist. Kirsten Küsel, eine der Sprecherinnen des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“, betont, dass die entwickelte Methode dabei helfen kann, potenzielle Risiken in Aquiferen zu erkennen, die als sauber gelten.
Insgesamt zeigt diese Forschung die wichtige Rolle von Mikroben im Grundwasser als natürliche Filter gegen Methanemissionen. Die Erkenntnisse haben weitreichende Implikationen für das Management von Grundwasserressourcen und den Klimaschutz. Durch ein besseres Verständnis der mikrobiellen Prozesse im Grundwasser können Strategien entwickelt werden, um die Methanemissionen weiter zu reduzieren und die Qualität unserer Wasserressourcen zu schützen.
