Bäche tragen zum globalen Kohlenstoffkreislauf bei
Das Projekt "Priming in an aquatic ecosystem - Stream biofilms as hotspots for carbon cycling" (PRIMA) erforschte die Bedingungen in Bächen und Flüssen, die mikrobielle Biofilme entstehen lassen. Biofilme entstehen, wenn Mikrobenzellen auf einer Oberfläche wie beispielsweise einem Bachbett aneinanderkleben. Bei PRIMA nahm man an, dass terrestrischer organischer Kohlenstoff in mikrobiellen Biofilmen in Bächen dem Priming-Effekt unterliegt, dem in aquatischen Ökosystemen eine wichtige Rolle zukommt. Der Priming-Effekt tritt dann auf, wenn die Zugabe von Kohlenstoff oder Stickstoff die in Biofilmen eintretende Zersetzungsgeschwindigkeit beeinflusst. Das mit dem stabilen Kohlenstoffisotop C13 markierte Material wurde zum Testen auf Priming verwendet, indem der Kohlenstofffluss nachverfolgt und quantifiziert wurde. Die Resultate zeigten, dass der Priming-Effekt anscheinend nicht in der hyporheischen Zone des Bachs eintritt, wo sich flaches Grundwasser mit Oberflächenwasser vermischt. Priming trat jedoch in Biofilmen auf, die in enger Nachbarschaft mit Algen am Grunde des Bachs koexistieren. Das von den Algen ausgeschiedene Material kann eine Veränderung durchlaufen und als Primer dienen. Darüber hinaus können der Biofilmmetabolismus und Veränderungen zu gelöstem organischen Kohlenstoff zur Erzeugung von 'widerspenstigem' organischen Material beitragen. Unter der Schirmherrschaft von PRIMA wurden zwei großangelegte Experimente durchgeführt. Im ersten ahmte man hyporheische Biofilme in 25 Bioreaktoren nach, die verschiedene potenzielle Primer einschließlich des von Algen ausgeschiedenen Materials beinhalteten. Das zweite Experiment diente der Nachahmung von lichtabhängigen, den Boden bewohnenden Biofilmen, die man unter verschiedenen Lichtbedingungen wachsen ließ. Ziel war die Bereitstellung verschiedener Algen und somit verschiedener potenzieller Primer. Beide Experimente setzten auf die Verwendung von in einer mit Kohlendioxid (CO2) angereicherten Atmosphäre wachsenden Weide (Salix), wobei das Gas wurde mit C13 markiert wurde. Resultat war vollständig gekennzeichnetes Pflanzengewebe, das eine komplexe Mischung von mit C13 markierten organischen Substanzen darstellte, das aufgespalten wurde, um die meisten der funktionellen Gruppen zu entfernen. Das restliche Material wurde als widerspenstig beschrieben und in beiden Experimenten eingesetzt. Diese Methode ermöglichte es den Forschern, den Anteil des respiratorischen CO2 aus der Zersetzung widerspenstiger gelöster organischer Stoffe zu messen. Die im Rahmen des PRIMA-Projekts durchgeführte Arbeit liefert weitere Einblicke in die Aufgabe der Binnengewässer innerhalb des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Die Resultate bestätigen deren Bedeutung als wichtige Schauplätze des Kohlenstoffkreislaufs, die bei der Erkundung der Mechanismen des Klimawandels berücksichtigt werden müssen.
Schlüsselbegriffe
Bäche, Kohlenstoffkreislauf, organischer Kohlenstoff, Boden, Priming, aquatisches Ökosystem, mikrobieller Biofilm, Zersetzungsgeschwindigkeit, C13, Kohlenstofffluss, hyporheische Zone, Algen, organische Stoffe, Bioreaktor, Salix, Pflanzengewebe, Binnengew
