Klimaforschung: Blaualgen erzeugen das Treibhausgas Methan

Große Ansammlungen von Blaualgen sind mit bloßem Auge sichtbar, etwa als gefärbte Wasserblüten, schaumige Masse auf Wasseroberflächen oder schleimige Krusten auf feuchtem Gestein.

Blaualgen sind nicht nur ungebetene Gäste in Badeseen, die Cyanobakterien scheinen auch dem Klima erheblich zu schaden: Offenbar können sie das klimaschädliche Treibhausgas Methan produzieren und sind somit eine bisher unbekannte, aber potentielle Quelle des Treibhausgases. Das ist zumindest das Ergebnis einer Studie vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.

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Im Labor haben die Forscher dafür Bakterien unter keimfreien Bedingungen gezüchtet. 17 Arten von Cyanobakterien, die im Meer, im Süßwasser oder an Land vorkommen, gaben dabei geringe Mengen an Methan frei. Die Forscherinnen und Forscher des Instituts gehen davon aus, dass das Gas beim Stoffwechsel der Algen anfällt. Das Forscher-Team um Dr. Mina Bizic sieht durch ihre Erkenntnisse das Paradigma der Methanerzeugung durch Organismen als streng anaeroben Prozess. Das bedeutet, dass er in Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet.

Blaualgen sind wichtig für Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe

Cyanobakterien, besser bekannt als Blaualgen, sind Mikroorganismen, die in sowohl im Wasser als auch an Land vorkommen. Sie gewinnen ihre Energie durch Photosynthese. "Sie sind eine umweltrelevante Gruppe von Organismen, da sie Sauerstoff produzieren und der Atmosphäre Kohlendioxid entziehen", erklärt Dr. Jana Milucka, Leiterin der Forschungsgruppe Treibhausgase am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen. Wissenschaftler würden seit langem vermuten, dass gewisse Organismen in sauerstoffreichen Wasserschichten Methan produzieren können.

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Die Bedeutung der Cyanobakterien für die globalen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe sei somit enorm. Besonders in eutrophierten Gewässern, also in Gewässern mit einem durch Überdüngung zu hohem Nährstoffangebot, finden sie beste Bedingungen zum Leben.

Methan wird auch bei Dunkelheit produziert

„Die Arbeit bestätigt die bereits schon länger gemachten Beobachtungen von Methan-übersättigten Verhältnissen im sauerstoffreichen Oberflächenwasser von Seen und Ozeanen, sowie einer Verbindung zur Aktivität photosynthetisierender Cyanobakterien", sagt Prof. Dr. Moritz Lehmann, der die Forschungsgruppe Aquatischer und Isotoper Biogeochemie an der Universität Basel leitet.

Methan ist ein wichtiges Klimagas in der Atmosphäre, das laut Umweltbundesamt zum Treibhauseffekt, zum Abbau von Ozon in der Stratosphäre und zur oxidativen Kapazität, also der Selbstreinigungskraft der Erdatmosphäre, beiträgt.

Normalerweise wird Methan unter anaeroben Bedingungen von Urbakterien gebildet, also nicht von Bakterien. Die Studie hat gezeigt, dass die Cyanobakterien aber einfach Kohlendioxid fixieren und dabei recht große Mengen Methan freisetzen. Lehmann vermutet, dass die Freisetzung mit der Photosynthese-Aktivität zusammenhängt. Interessant sei jedoch, dass Cyanobakterien auch bei Dunkelheit Methan produzieren.

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Blaualgen werden immer dominanter

„Eine erste, sehr grobe, Abschätzung der Autoren zeigt, dass die untersuchten marinen Cyanobakterien den größten Beitrag der Methanbildung liefern könnten und dass die untersuchten nicht-marinen Cyanobakterien von eher untergeordneter Bedeutung sind", sagt Prof. Dr. Hermann Bange, Leiter der Arbeitsgruppe Spurengas-Biochemie am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung. Das hieße, dass marine Cyanobakterien tatsächlich die Quelle des ozeanischen Methans sein könnten.

Weil nicht klar sei, wie viele Cyanobakterien es auf der Welt gibt, sei auch nicht klar, wie groß ihr Anteil an der Methan-Produktion ist. Im Zuge der Überdüngung unserer Gewässer und der Klimaerwärmung könnten die Blaualgen allerdings immer dominanter werden. Deswegen sei die Forschung in dem Gebiet sehr wichtig für das Verständnis der Bildung von Treibhausgasen und wie sie bekämpft werden können.

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