Im Schwarzen Meer, einem der größten anoxischen Becken der Welt, haben Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie bedeutende Erkenntnisse über die Dynamik des Treibhausgases Lachgas (N2O) gewonnen. Dieses Gas ist bekannt dafür, dass es sowohl zur globalen Erwärmung beiträgt als auch die Ozonschicht schädigt. Trotz seiner schädlichen Eigenschaften bleibt das N2O im Schwarzen Meer weitgehend in den Wassermassen und entkommt nicht in die Atmosphäre. Dies wird durch die Aktivitäten verschiedener Mikroorganismen ermöglicht, die sowohl an der Produktion als auch am Abbau des Gases beteiligt sind.
Die Forschung hat gezeigt, dass Mikroben in sauerstoffarmen Zonen des Schwarzen Meeres, wo sie ideale Lebensbedingungen vorfinden, große Mengen Lachgas erzeugen. Diese Prozesse sind jedoch nicht ohne ihren Ausgleich. Eine andere Gruppe von Mikroorganismen wandelt das produzierte Lachgas schnell in das harmlosere Stickstoffgas (N2) um, bevor es die Oberfläche des Meeres erreichen kann. Diese Wechselwirkung zwischen Produktion und Verbrauch von N2O ist entscheidend für das Verständnis des Verhaltens dieses Treibhausgases im marinen Ökosystem.
Die Studie, die in der Fachzeitschrift „Limnology and Oceanography“ veröffentlicht wurde, ist der erste Schritt zur Klärung des sogenannten „Lachgas-Rätsels“ im Schwarzen Meer. Die Forscher um Jan von Arx haben durch umfassende Untersuchungen und Experimente im westlichen Schwarzen Meer herausgefunden, dass es in der suboxischen Zone, dem Übergangsbereich zwischen sauerstoffarmen und sauerstoffreichen Wassermassen, zu einem aktiven Umsatz von Lachgas kommt. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur die Produktion von N2O bemerkenswert ist, sondern auch der Abbau durch spezifische Mikroben, die das Gas in eine weniger schädliche Form umwandeln.
Die Forschungsteams nutzten das Forschungsschiff FS Poseidon, um Wasserproben aus der Tiefe des Schwarzen Meeres zu entnehmen. Dabei wurden die ökologischen Bedingungen genau analysiert, um ein besseres Verständnis für die Mikrobenpopulationen zu gewinnen, die an der N2O-Produktion und -Umwandlung beteiligt sind. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mikroben in der suboxischen Zone nicht nur N2O generieren, sondern auch entscheidend dazu beitragen, dass nur ein geringer Teil des produzierten Lachgases die Oberfläche erreicht. Dies bedeutet, dass die Mikroben als eine Art biologischer Filter fungieren, der das Entweichen von N2O in die Atmosphäre verhindert.
Trotz der vielversprechenden Erkenntnisse bleibt die Forschung über die genauen Mechanismen, durch die N2O in den Ozeanen abgebaut wird, unvollständig. Die Forscher betonen, dass es notwendig ist, diese biologischen Prozesse weiter zu untersuchen, insbesondere im Kontext des sich verändernden Klimas. Der Klimawandel führt zu einem Rückgang des Sauerstoffs in den Ozeanen, was potenziell die Ausbreitung sauerstoffarmer Zonen begünstigt und möglicherweise die N2O-Produktion erhöhen könnte.
Die Bedeutung dieser Forschung kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Lachgas ist nach Kohlenstoffdioxid und Methan das dritthäufigste Treibhausgas, das in der Atmosphäre verbleibt und erhebliche Auswirkungen auf das Klima hat. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Quellen und Senken dieses Gases im Ozean zu verstehen, um fundierte Vorhersagen über die zukünftige Entwicklung und die Reaktionen des marinen Ökosystems auf den Klimawandel treffen zu können.
Insgesamt legen die Ergebnisse dieser Studie nahe, dass die Mikroben im Schwarzen Meer eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf spielen. Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit dazu beiträgt, besser zu verstehen, wie sich die N2O-Produktion in den Ozeanen unter den Bedingungen des sich fortsetzenden Klimawandels verändern wird. Die Erkenntnisse könnten nicht nur für die Wissenschaft von Bedeutung sein, sondern auch für die Entwicklung von Strategien zur Minderung der Auswirkungen des Klimawandels.
