Uralte Seemikroben verursachten während der Eiszeit eine globale Erwärmung.

5. August 2023 Merkmal

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von Hannah Bird, Phys.org

Die globale Erwärmung ist nicht nur ein modernes Problem, sondern ist im Laufe der Erdgeschichte mehrmals aufgetreten, wobei ein solches Ereignis vor 304 Millionen Jahren während der späten Eiszeit des Paläozoikums (die von vor 340 bis vor 290 Millionen Jahren dauerte) stattfand. Studien haben Belege für eine erhöhte Oberflächentemperatur der Meere, einen Rückgang des kontinentalen Eises und eine Überflutung der ozeanischen Umwelt auf dem Land zu dieser Zeit entdeckt.

Dr. Liuwen Xia von der Nanjing Universität in China und seine Kollegen haben die Auswirkungen einer großen Freisetzung von Methan aus alkalischen Seen (pH-Wert 9 bis 12) in die Atmosphäre untersucht, wie in der Zeitschrift Geology veröffentlicht.

Große Mengen an atmosphärischem Methan verursachen eine globale Erwärmung, da es ein wirksames Treibhausgas ist, das über 100 Jahre hinweg 28-mal effektiver Wärme einfängt als Kohlendioxid. Methanproduzierende Mikroorganismen sind für 74 % der globalen Methanemissionen verantwortlich. Daher ist es wichtig, die Umweltbedingungen zu definieren, die sie nicht nur überleben, sondern auch gedeihen lassen, um den Klimawandel zu verstehen.

Das Junggar-Becken im Nordwesten Chinas wurde untersucht, indem die Methanwerte aus mikrobieller Aktivität analysiert wurden. Die Forscher entnahmen Proben aus dem Boden des Sees und führten chemische Analysen des Gesteins durch, um den Kohlenstofftyp basierend auf seiner Herkunft aus aquatischen Grünalgen, Cyanobakterien (photosynthetisierende Mikroorganismen) und halophilen Archaeen (extreme Mikroorganismen, die in hochsalinen Umgebungen leben) zu bestimmen.

Wenn der See mehr gelösten anorganischen Kohlenstoff (eine Form, die keine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen aufweist) enthält, nehmen die Algen, Cyanobakterien und Archaeen bevorzugt die leichtere Form (Kohlenstoff-12) auf, während der schwerere Kohlenstoff-13 im Seewasser verbleibt und abgelagert wird, was zu deutlichen Unterschieden in den Messungen des Gesteins führt.

Die Forscher entdeckten eine besondere Art, alkalophile methanogene Archaeen, die in den sauerstoffarmen Umweltbedingungen des Sees einen Wettbewerbsvorteil hatten und die schwersten Kohlenstoff-13-Werte im Gestein erhielten. Diese Art gedieh, indem sie die für ihr Wachstum benötigte Energie produzierte, indem sie große Mengen an Methan im Seewasser erzeugte, das dann in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Die Methanemissionen allein aufgrund der mikrobiellen Aktivität könnten bis zu 2,1 Gigatonnen betragen haben.

Kohlendioxid, das aus vulkanischer Aktivität und hydrothermalen Prozessen zum See transportiert wurde, wurde in Bikarbonat und Carbonat (Formen von gelösten anorganischen Kohlenstoff) umgewandelt, was die Alkalität des Sees erhöhte und die Methanbildung förderte, da es die mikrobielle Aktivität unterstützt. Gelöster anorganischer Kohlenstoff liefert den Algen, Cyanobakterien und Archaeen nahezu unbegrenzt Kohlenstoff für ihren Stoffwechselprozess.

Daher lässt sich durch die Verbindung dieser erhöhten und konstanten Methanzufuhr mit der späten Eiszeit des Paläozoikums, die vor 304 Millionen Jahren einen Höhepunkt an atmosphärischem Methan hatte, vermuten, dass der kombinierte Beitrag zahlreicher alkalischer Seen weltweit einen bedeutenden Einfluss auf die globalen Treibhausgaskonzentrationen gehabt haben könnte. Die Forscher schlagen vor, dass allein die Methanemissionen der Seen im Nordwesten Chinas bis zu 109 Gigatonnen erreicht haben könnten, was einer Treibhauswirkung von bis zu 7521 Gigatonnen Kohlendioxid entspricht.

Dies verdeutlicht deutlich die Kraft des Methans auf unser Klima und insbesondere die Bedeutung der Identifizierung alkalischer Seen weltweit, um ihre aktuellen Emissionen zu überwachen und Lösungen zur Bekämpfung ihrer Aktivität zu finden. Dies kann die Verringerung des pH-Werts der Seen umfassen, um sie saurer zu machen, bestimmte Arten von Ton hinzuzufügen oder sogar den Seeboden zu baggern, doch all diese Lösungen bringen natürlich ihre eigenen Auswirkungen auf die Umwelt mit sich. Daher gibt es möglicherweise noch keine klare Lösung zur Verringerung der Methanemissionen aus Seen und zur Verringerung ihres Potenzials zur globalen Erwärmung.

Zeitschrifteninformationen: Geology

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