Sie sind meist nur wenige Millimeter bis Zentimeter lang und führen ein unscheinbares Leben am Boden von Gewässern. Dennoch tragen im Wasser lebende Insektenlarven und andere Kleintiere wie Muscheln und Schnecken womöglich merklich zum Treibhauseffekt bei. Denn Bakterien im Darm dieser Organismen setzen klimaschädigendes Lachgas frei. Dies haben nun Forscher in einer neuen Studie gezeigt, über die sie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) berichten.
Das Phänomen findet vor allem in Gewässern statt, die mit dem Nährstoff Nitrat verschmutzt sind, und ist besonders bei denjenigen Tieren zu finden, die mit ihrer Nahrung viele Bakterien zu sich nehmen. Das Fatale: Gerade in den von uns Menschen stark beeinträchtigten Gewässern treffen diese beiden Voraussetzungen für Lachgasfreisetzung häufig zusammen. Insgesamt ist deshalb nach Ansicht der Wissenschaftler damit zu rechnen, dass sich die in den Gewässern produzierte Treibhausgasmenge zukünftig noch erhöhen wird.
21 verschiedene Kleintierarten untersucht
Peter Stief vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen und seine Kollegen von der Universität Aarhus, Dänemark, untersuchten in ihrer neuen Studie insgesamt 21 verschiedene Kleintierarten aus Seen, Fließgewässern und dem Meer. Dabei stellten sie fest, dass die Menge an freigesetztem Lachgas stark von der Ernährung der Tiere abhing. Räuberische Tiere trugen kaum zur Lachgasproduktion bei.
Besonders hohe Raten fanden sich dagegen bei so genannten Filtrierern und Detritusfressern, die organisches Material aus dem Gewässergrund und aus Schwebstoffen filtern. Stief und seine Kollegen zeigen nun: das liegt an den Bakterien, die die Tiere mit der Nahrung aufnehmen.
Bakterien als Lachgasquelle
„Experimente mit Zuckmückenlarven ergaben, dass das Lachgas von den Bakterien im Darm der Tiere gebildet wird“, erklärt Stief. „Die aus der Nahrung stammenden Bakterien finden im Darm keinerlei Sauerstoff vor und gehen deswegen zur so genannten Nitratatmung über.“ Bei dieser Art zu atmen wird aus Nitrat Lachgas gebildet.
In ihrem natürlichen Lebensraum, dem Gewässergrund, setzen nitratatmende Bakterien Lachgas weiter zu klimaunschädlichem Stickstoffgas um. Im Darm allerdings ist die Verweilzeit der Bakterien zu kurz, so die Forscher, um alle erforderlichen Stoffwechselschritte durchzuführen. Nach zwei bis drei Stunden werden sie quasi auf halber Strecke von den Insektenlarven wieder ausgeschieden. Das bis dahin gebildete Lachgas wird frei.
Die Lachgasemissionen sind besonders in nitratreichen Gewässern bedeutsam. Erhöhter Nährstoffeintrag, beispielsweise aus Düngemitteln, erhöht die Konzentration von Nitrat in vielen Flüssen, Seen und Küstengewässern und steigert in der Folge auch die Freisetzung des Treibhausgases. In solchen nährstoffreichen Gewässern sind Filtrierer und Detritusfresser oft besonders zahlreich.
Kampf um saubere Gewässer lohnt sich
„Die gute Nachricht lautet also, dass sich der Einsatz für saubere Gewässer und geringere Nitrateinträge aus der Landwirtschaft positiver auf unser Klima auswirken könnte, als bisher angenommen“, erläutert Mitautor Lars Peter Nielsen von der Universität Aarhus. „Die schlechte Nachricht ist allerdings, dass sich weltweit die Gewässerqualität gerade wegen der ständig steigenden Nährstoffeinträge weiter verschlechtert.“
Der tatsächliche Beitrag der aquatischen Kleinstiere zur Belastung der Atmosphäre mit Lachgas lässt sich zurzeit nur schwer abschätzen. „Aber es steht zu befürchten, dass er in Zukunft eher ansteigen als sinken wird“, so Nielsen weiter.
In Seen können die Insektenlarven Dichten von 1.000en bis 10.000en Larven pro Quadratmeter erreichen. Bei einer Tierdichte von etwa 3.500 Individuen pro Quadratmeter, wie sie in den beschriebenen Experimenten vorlag, erhöht sich die Abgabe von Lachgas aus dem Gewässerboden immerhin um das Achtfache im Vergleich zu einem Boden ohne Tiere.
Molekulare Hintergründe werden erforscht
In einem nächsten Schritt will Stief zusammen mit deutschen und dänischen Kollegen den Vorgängen weiter auf den Grund gehen. Dabei werden die Forscher ihre Untersuchungen auf Meerestiere ausdehnen und ein besonderes Augenmerk auf die molekularen Hintergründe des Prozesses legen.
(idw – Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 03.03.2009 – DLO)
