Methan in Sedimenten von Küstenmeeren

Methan in den Sedimenten der Küstenmeere kann eine zusätzliche Gefahr für das Weltklima sein oder sich in einem stabilen Gleichgewicht befinden.

Am 31. Juli 2010 läuft das Forschungsschiff Maria S. Merian von Rostock aus, um bis zum 22. August 2010 potenzielle Methangasquellen in der Ostsee zu untersuchen. Eine internationale besetzte Gruppe von Meereschemikern, marinen Mikrobiologen und Meeresgeologen wird unter Leitung des Warnemünder Meereschemikers Prof. Dr. Gregor Rehder vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde die Vorkommen von Methan in den Sedimenten der Ostsee untersuchen.

Das Treibhausgas Methan

Methan ist in der Atmosphäre ein sehr wirksames Treibhausgas. Sein Effekt übertrifft die des Kohlenstoffdioxids bei der Betrachtung eines Zeitraums von 100 Jahren um das 23-fache. Daher sind weltweit Wissenschaftler dabei, die aktuellen und potenziellen Methanquellen zu suchen. Die Merian-Expedition MSM 16/1 wird sich den Vorkommen von Methan in den Sedimenten der Ostsee widmen.

Dabei soll der aktuelle Eintrag von Methan in das Ostseewasser und in die Atmosphäre erfasst werden. Vor allem aber geht es den Forschern um den potenziellen Eintrag. Da spielen mögliche Veränderungen der Lagerstätten durch Erhöhung der Wassertemperatur bei fortschreitender Zunahme des Nährstoffgehalts im Ostseewasser eine Rolle.

Die Fragestellung für die Forschungsreise

Die Frage, die die Forscher auf ihrer Forschungsreise durch die Ostsee überprüfen sollen, lautet: Gibt es im Zuge des globalen Wandels in der Interaktion der Bakterien Veränderungen, die zu einer stärkeren Freisetzung von Methan führen? Oder bleibt der Prozess von Methanbildung und Methannutzung stabil?

Methan im Ostseegrund

Der Boden der Ostsee bietet gute Voraussetzungen dafür, dass sich hier Methan bilden und einlagern kann. Permanent sinkt organische Substanz zum Meeresboden. Die wir hier zersetzt. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Das führt in der Ostsee zu einem besonderen Problem. Denn das Wasser der Ostsee ist recht stabil geschichtet. Das führt zu einer fast permanenten Sauerstoffarmut in dem Wasser nahe des Meeresbodens in den tieferen Becken der Ostsee. Und im Sediment gibt es praktisch keinen Sauerstoff. So entstehen im Meeresboden so genannte anaerobe Bedingungen.

In einer anaeroben Umgebung fühlen sich Bakterien, die Methan bilden können, ganz besonders wohl. So verbinden derartige Bakterien den Kohlenstoff aus der herab sinkenden organischen Substanz mit dem Wasserstoff und produzieren so große Mengen an Methan. Dieses Gas wird in dem Sediment angereichert. Und dort nutzen andere Bakterien, die sich auf die Nutzung von Methan zur Energiegewinnung spezialisiert haben, das Gas und verhindern dadurch das Ausgasen des Treibhausgases. Diese Bakterien nutzen den größten Teil des Methans im Meeresboden. Weltweit tritt nach Schätzungen von Experten nur 10 % des im Sediment gebildeten Methans aus dem Meeresboden aus. Dieses bakterielle Wechselspiel von bakterieller Methanbildung und Methannutzung, das sich weltweit in den anaeroben Sedimenten von Seegebieten abspielt, lässt sich am Grund der Ostsee besonders gut studieren.

Die Durchführung der Untersuchungen

Viele Lagerstätten von Methan in der Ostsee sind bekannt. Auf diese Regionen konzentrieren sich die Untersuchungen. Mit einem Fächerecholot, das Gasblasen in der Wassersäule erkennt, mit einem Sedimentecholot, das die Schichten am Meeresgrund darzustellen hilft und mit neuartigen Sensoren, die den Methangehalt im Wasser bestimmen, werden Wasser und Sediment untersucht. In einem zweiten Schritt werden Sedimentkerne aus den untersuchten Gebieten zu entnommen. Diese Arbeiten werden im Arkonabecken, im Bornholmbecken, vor der Stolper Rinne, im Gotlandbecken, in der Bottensee und der Bottenwiek durchgeführt.

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