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Arktis Permafrost |
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Arktis Permafrost |
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Permafrost
(Dauerfrostboden) in Polargebieten |
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im Permafrost erhöht Freisetzung des Klimagases Methan |
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Untersuchungen
am Alfred-Wegener-Institut zeigen, dass Methan bildende Mikroorganismen
auf Klimaänderungen reagieren.
Höhere
Temperaturen in arktischen Dauerfrostböden verändern die Lebensgemeinschaft
Methan bildender Mikroorganismen und führen zu einer erhöhten
Methanfreisetzung. Zu diesem Ergebnis
kommen Mikrobiologen aus vom Alfred-Wegener-Institut und der Universität
Hamburg in einer aktuellen Veröffentlichung der Zeitschrift "Environmental
Microbiology".
Die
Wissenschaftler konnten erstmals Die Wissenschaftler konnten erstmals Permafrost
aus dem Meeresboden der Laptewsee untersuchen, einem flachen Schelfmeer
vor der Küste Sibiriens.
Durch
die Überflutung mit relativ warmem Meerwasser ist dieser sogenannte
"submarine Permafrost" etwa 10 Grad Celsius wärmer als der
Permafrost an Land.
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| Er eignet sich deshalb besonders gut, um Veränderungen
in Dauerfrostböden bei anhaltender Erwärmung der Erdatmosphäre
zu erforschen.
"Wenn
die Dauerfrostböden sich erwärmen oder sogar tauen, könnte
das dramatische Konsequenzen für das weltweite Klimageschehen haben,"
verdeutlicht der Mikrobiologe Dr. Dirk Wagner von der Forschungsstelle
Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung
in der Helmholtz-Gemeinschaft die Bedeutung der Permafrostforschung. |
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"Dauerfrostböden
bedecken derzeit etwa 25 Prozent der Landfläche unserer Erde und speichern
riesige Mengen an organischem Kohlenstoff."
Unter Ausschluss von Sauerstoff und damit unter Bedingungen, wie sie aufgrund
der Wassersättigung im Permafrost typisch sind, bildet sich beim Abbau
von organischem Kohlenstoff das Klimagas "Methan".
Verantwortlich
für die Bildung von Methan sind spezielle Mikroorganismen, die als
methanogene Archaeen bezeichnet werden. "Wieviel Kohlenstoff umgesetzt
und wie viel Methan dementsprechend gebildet wird, hängt von der Stoffwechselaktivität
der Organismen und von der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft
ab", erläutert Wagner. "Deshalb beschäftigen wir uns intensiv
mit der Frage, wie sich diese beiden Parameter mit steigender Temperatur
im Permafrost verändern."
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| Luftaufnahme einer Küstenlinie von Samoylow aus dem Helikopter. Hier
kann man die polygonalen Strukturen und die enormen Mengen an organischen
Kohlenstoff (hier als Torfe), die im Permafrost gespeichert sind, sehen.
Bereits
in früheren Untersuchungen wiesen die Potsdamer Wissenschaftler nach,
dass Mikroorganismen selbst in tief gefrorenen Permafrostablagerungen
bei Temperaturen um minus 7 Grad Celsius Methan bilden. |
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Werden die
Temperaturen experimentell um wenige Grad erhöht, so erhöht sich
auch die Stoffwechselaktivität der Organismen und damit die Methanproduktion
im Permafrost.
Bisher
war jedoch nicht geklärt, ob die Lebensgemeinschaften Methan bildender
Mikroorganismen sich überhaupt dauerhaft an höhere Temperaturen
in arktischen Dauerfrostböden anpassen können. Diesen Nachweis
haben die Potsdamer Wissenschaftler durch ihren Vergleich von terrestrischen
und submarinen Permafrostablagerungen nun erstmals erbracht.
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| Der
Polygonabbruch zeigt die Wirkung der Erwärmung der Arktis. Dadurch
führen sogenannte Thermoerosionen zur Zerstörung der terrestrischen
Permafrostlandschaft.
Der submarine
Permafrost hat sich in einer ehemaligen Landmasse entwickelt, die durch
den Meeresspiegelanstieg nach der letzten Eiszeit überflutet wurde.
Es handelt sich also ursprünglich ebenfalls um terrestrische Permafrostablagerungen. |
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Doch
im Gegensatz zum heutigen terrestrischen Permafrost, der eine Durchschnittstemperatur
von minus 12 Grad Celsius aufweist, ist der submarine Permafrost durch
das relativ warme Meerwasser bereits auf etwa minus 2 Grad Celsius erwärmt
worden.
Indem
sie die an der Methanbildung beteiligten Mikroorganismengemeinschaften
in beiden Permafrostgebieten verglichen, konnten Wagner und sein Team zeigen,
dass sich die Zusammensetzung der Methan bildenden Mikroben im submarinen
Permafrost deutlich von der im terrestrischen Permafrost unterscheidet.
Die Lebensgemeinschaft der Mikroorganismen kann sich demnach gut und dauerhaft
auf höhere Temperaturen einstellen.
"Unsere
Studien, die wir seit 10 Jahren im Umfeld der Russisch-Deutschen Forschungsstation
Samoilow in der sibirischen Arktis betreiben, zeigen sehr deutlich", fasst
Wagner die Erkenntnisse seiner langjährigen Arbeit zusammen, "dass
die Lebensgemeinschaften der Mikroorganismen sehr flexibel auf Klimaänderungen
reagieren. Und selbst wenn die Böden noch tief gefroren sind, erhöht
sich die Stoffwechselaktivität Methan bildender Mikroben mit steigender
Temperatur. Für uns ist das ein sicheres Indiz dafür, dass die
zu beobachtende Erwärmung der Atmosphäre in den riesigen Permafrostregionen
der Erde bereits heute zu einer erhöhten Freisetzung des Treibhausgases
Methan führt.
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| Quelle:
Text Alfred-Wegener-Institut, Deutschland, März 2009 |
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Permafrost-Zonen |
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Permafrostgebiete
werden untergliedert in Zonen kontinuierlichen und diskontinuierlichen
Permafrostes.
 Bei kontinuierlichem
Permafrost ist mehr als 90% des Gebietes von Permafrost unterlagert.
Er kann bis mehrere 100 m in die Tiefe reichen, so z.B. in Teilen Sibiriens.
In diskontinuierlichem
Permafrost sind 10 bis 90 % des Gebietes unterlagert. Der Permafrost
reicht hier stellenweise nur wenige Meter in die Tiefe.
Der
diskontinuierliche Permafrost ist nochmals untergliedert in sporadischen"
Permafrost, bei dem etwa 5 bis 35 % des Gebiets von Permafrost unterlagert
sind.
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