Basierend auf einer gemeinsamen Pressemitteilung des MPI BGC und des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ (Universität Jena)
Mikroben im Grundwasser wirken als „Methanfilter“ und reduzieren die Emissionen dieses starken Treibhausgases erheblich, laut einer neuen Studie in der Fachzeitschrift PNAS.
Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie (MPI BGC), der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) nutzten eine hochsensitive Radiokohlenstoff-Tracermethode, um nachzuweisen, dass Mikroorganismen mehr als die Hälfte des im Grundwasser enthaltenen Methans verbrauchen, bevor es entweichen kann.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein hochaktiver mikrobieller Methanfilter im Grundwasser eine entscheidende Rolle dabei spielt, die Freisetzung von Methan in Oberflächengewässer, Böden und Atmosphäre zu begrenzen“, erklärt Erstautorin Beatrix M. Heinze vom MPI BGC.
Methan ist ein starkes Treibhausgas: Seine Wärmespeicherfähigkeit ist kurzfristig etwa 84-mal höher als die von Kohlendioxid. Rasche Reduktionen der Methanemissionen zählen daher zu den wirksamsten Maßnahmen gegen die globale Erwärmung. Methan aus mikrobiellen oder fossilen Quellen ist häufig im Grundwasser enthalten. In hohen Konzentrationen kann es die Trinkwasserqualität beeinträchtigen und in die Umwelt entweichen. Mikrobielle Oxidation ist der einzige bekannte biologische Prozess, der Methan abbaut.
Methanabbau hängt von der Konzentration ab
Das Team beprobte Grundwässer aus flachen Karbonat- und Sandstein-Aquiferen in Mittel- und Norddeutschland, deren Methankonzentrationen sich über fünf Größenordnungen erstreckten – von kaum nachweisbar bis übersättigt. Die Raten der mikrobiellen Methanoxidation variierten ähnlich stark und korrelierten eng mit der Methankonzentration im Grundwasser.
„Unsere Methode ermöglichte es uns nicht nur, die mikrobielle Methanoxidation zu quantifizieren, sondern auch zu bestimmen, wie viel des Methans die Mikroben für den Aufbau von Biomasse nutzen“, erläutert Heinze. „Wir fanden heraus, dass Grundwassermikroben Methan hauptsächlich zur Energiegewinnung und weniger für das Wachstum verwenden.“
Der Methanumsatz – also die Zeit, die Mikroben benötigen, um das verfügbare Methan vollständig zu verbrauchen – reichte von wenigen Tagen bis zu mehreren Jahrzehnten, abhängig von der Konzentration.
Mikroben entfernen weltweit mehr als die Hälfte des Grundwasser-Methans
Angesichts des starken Zusammenhangs zwischen Methanoxidationsraten und Methankonzentrationen sammelten die Autorinnen und Autoren veröffentlichte Daten zu Methankonzentrationen in Grundwässern weltweit. Durch Extrapolation ihrer Ergebnisse schätzen sie, dass methanoxidierende Mikroben jährlich zwischen 167 und 778 Teragramm Methan abbauen – das entspricht etwa zwei Dritteln der global im Grundwasser produzierten Methanmenge. Zum Vergleich: Schätzungen zufolge emittieren Binnengewässer und Feuchtgebiete zusammen 164 bis 329 Teragramm Methan pro Jahr.
Neben der Klimawirkung kann Methan in hohen Konzentrationen auch ein Risiko für die Grundwasserqualität darstellen. „Unsere Methode kann helfen, potenzielle Risiken selbst in Aquiferen zu erkennen, die als sauber und sicher gelten“, sagt iDiv-Mitglied Kirsten Küsel, Sprecherin des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Die Ergebnisse verdeutlichen die Dringlichkeit eines nachhaltigen Grundwassermanagements – zum Schutz des Klimas und unserer Trinkwasserressourcen.“
Originalpublikation
(Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit iDiv-Affiliation fett gedruckt)
Heinze B. M., Schwab V. F., Küsel K., Schloemer S., Roskam A., Xu X., and Trumbore S. (2025). Microbial oxidation significantly reduces methane export from global groundwaters. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2508773122
Ansprechpartner
Prof Dr Kirsten Küsel
Universität Jena
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Telefon.: +49 364 19 49461
E-Mail: kirsten.kuesel@uni-jena.de
Christine Coester
Media and Communications
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Telefon: +49 341 97 33197
E-Mail: christine.coester@idiv.de
In hohen Konzentrationen kann Methan die Trinkwasserqualität beeinträchtigen und in die Umwelt entweichen.
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