(Tahreer Photography/Getty Images) Im arktischen Permafrost ist eine ganze Menge Kohlenstoff eingeschlossen – potenziell bis zu viermal mehr Kohlenstoff als die Gesamtmenge an CO2, die der moderne Mensch ausgestoßen hat.
Dies ist einer der Gründe, warum Wissenschaftler so besorgt über das Abschmelzen der Arktis sind – wenn das Eis schmilzt, wird dieser Kohlenstoff freigesetzt. Doch nun hat eine neue Studie gezeigt, dass eine schmelzende Arktis tatsächlich weit mehr Kohlenstoff freisetzen könnte, als selbst unsere Worst-Case-Modelle vorhergesagt haben.
Denn hungrige Mikroben, die sich im arktischen Boden verstecken, scheinen sich ihren Weg durch winzige molekulare Eisenfesseln zu bahnen, die sonst Kohlenstoff an den Boden fesseln würden – was bedeutet, dass wir das Risiko einer Freisetzung in die Atmosphäre unterschätzt haben.
Diese eisenreduzierenden Bakterien werden durch steigende Temperaturen aktiviert und können die gesamte Kohlenstoffsenke deutlich instabiler machen.
Die Entdeckung wurde in einem einzigen Moor in Nordschweden bestätigt, obwohl ihre Ergebnisse Bedingungen widerspiegeln, die weit verbreitet sind. Da die Erkenntnisse für die Wissenschaft so neu sind, versprechen sie, unsere Sicht auf unsere aktuellen Klimamodelle zu verändern.
Wenn Bakterien in der gesamten Arktis tatsächlich die Fähigkeit von Eisen zur Speicherung von Kohlenstoff untergraben, warnen Forscher, dass der schmelzende Permafrost weitaus mehr Kohlenstoffemissionen ans Tageslicht bringen könnte, als selbst unsere Worst-Case-Szenarien erwartet hätten.
Die Menge an zusätzlichem Kohlenstoff, der freigesetzt werden könnte, derzeit durch Eisen eingefangen und gebunden, könnte bis zu fünf Prozent des gesamten Kohlenstoffs ausmachen, der sich bereits in unserer Atmosphäre befindet, sagt das Team – das ist fünfmal so viel, wie Menschen jedes Jahr in die Atmosphäre pumpen.
„Das bedeutet, dass wir eine große neue Quelle von CO2-Emissionen haben, die in Klimamodelle einbezogen und genauer untersucht werden muss“, sagt Carsten W. Müller, der an der Universität Kopenhagen organische Bodensubstanz erforscht.
Zu wissen, was unter den Füßen in der Arktis vor sich geht, ist von entscheidender Bedeutung, wenn Permafrost so viel Kohlenstoff speichert wie alle Pflanzen auf der Welt und der gesamte Kohlenstoff in der Atmosphäre zusammen.
Zu diesem Zweck sammelte ein internationales Forscherteam über einen Zeitraum von drei Jahren drei Kernbodenproben im Stordalen-Moor in Abisko, Schweden.
Was sie fanden, war letztendlich entmutigend. Während Eisen nachweislich organischen Kohlenstoff in Torfhügeln auf dauerhaft gefrorenem Permafrost bindet, schmilzt mit dem Schmelzen dieser Schlüsselschicht auch die Fülle an Kohlenstoffspeichern.
Während sich diese Bodenmikroben ernähren, brechen sie die Bindungen zwischen Kohlenstoff und Eisen und geben das Treibhausgas aus der Senke in die Atmosphäre ab
„Gefrorener Boden hat einen hohen Sauerstoffgehalt, der Eisenmineralien stabil hält und die Bindung von Kohlenstoff an sie ermöglicht.“ erklärt Müller.
„Aber sobald das Eis schmilzt und sich in Wasser verwandelt, sinkt der Sauerstoffgehalt und das Eisen wird instabil. Gleichzeitig ermöglicht das geschmolzene Eis den Zugang zu Bakterien. Insgesamt wird dadurch gespeicherter Kohlenstoff als CO2 freigesetzt.“
Interessanterweise bemerkte das Team Hinweise darauf, dass tiefere Teile des Bodens eine höhere Anzahl an kohlenstoffbindenden Eisenoxiden enthalten könnten, was darauf hindeutet, dass mit dem Zusammenbruch der Senke mehr Kohlenstoff freigesetzt wird.
„Der Großteil der Klimaforschung in der Arktis konzentriert sich auf die Menge des gespeicherten Kohlenstoffs und wie empfindlich er darauf reagiert.“ Klimawandel . „Der Fokus liegt viel weniger auf den tieferen Mechanismen, die Kohlenstoff im Boden speichern“, sagt Müller.
Diese Forschung ist wichtig, da die genauen Auswirkungen von Eisen auf den arktischen Permafrost noch weitgehend unbekannt sind. Man geht zwar davon aus, dass das Mineral für die Kohlenstoffspeicherung wichtig ist, es ist jedoch unklar, wie dieser Prozess auf das schnelle Auftauen des Permafrosts und sich ändernde Bodenbedingungen reagieren wird. Tatsächlich werden diese berücksichtigt einige der größten Unsicherheiten in unseren bisherigen Klimavorhersagen.
Wenn sich Pflanzen beispielsweise über die tauende Tundra ausbreiten, könnten sich ihre Wurzelsysteme durchaus ausbreiten Aktivieren Sie die mikrobielle Kohlenstoffproduktion um das Vierfache , was möglicherweise den Boden für weiteres Schmelzen vorbereitet.
Zukünftige Forschung sollte sich auf diese schwieriger zu erkennenden Mechanismen konzentrieren. Weitere Studien könnten auch die Speicherung von Methan in Betracht ziehen, einem noch stärkeren Treibhausgas, das im Permafrost eingeschlossen ist und auch durch veränderte mikrobielle Aktivitäten beeinflusst werden könnte.
Die Zahl der Unbekannten, die sich unter unseren Füßen verbergen, ist wirklich erschreckend.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .