Wie Emissionen aus Sodaseen im brasilianischen Pantanal zum Klimawandel beitragen

Saisonale Schwankungen mit abwechselnden Trocken- und Regenzeiten und schwankenden Nährstoffgehalten sind Faktoren, die die Treibhausgasemissionen aus Sodaseen im Pantanal erheblich beeinflussen und als weniger häufig gelten als Emissionen aus Sodaseen. Das Pantanal ist mit einer Fläche von 153.000 km das größte tropische Feuchtgebiet der Welt²hauptsächlich (77,41 %) im Südwesten Brasiliens, teilweise aber auch in Bolivien (16,41 %) und Paraguay (6,15 %).

Eine von Wissenschaftlern der Universität São Paulo (USP) und der Bundesuniversität São Carlos (UFSCar) in Brasilien geleitete Studie bietet eine neue Perspektive auf die biologischen Faktoren, die diese Emissionen beeinflussen, und unterstreicht den dringenden Bedarf an zusätzlicher Forschung zu diesem Thema.

Im Pantanal gibt es etwa 900 Sodaseen. Sie sind flach und stark alkalisch, mit pH-Werten von bis zu 11 und Konzentrationen von Salzen wie Karbonaten und Bikarbonaten, die einen direkten Einfluss auf die Mikrobiologie der Umwelt und ihre Planktonvielfalt haben.

Ein in der Zeitschrift veröffentlichter Artikel zur Studie Gesamtumweltwissenschaft betont die Notwendigkeit, die Zusammensetzung und Funktionen mikrobieller Gemeinschaften in Treibhausgasemissionsmodelle einzubeziehen, damit diese Ökosysteme umfassender analysiert und vorhergesagt werden können, wie sie auf Umweltveränderungen reagieren könnten, die beispielsweise durch extreme Wetterbedingungen und Waldbrände verursacht werden.

In den letzten Jahren litt das Pantanal unter aufeinanderfolgenden extremen Dürren und Wellen beispielloser Waldbrände, die im Jahr 2020 mit 22.116 ihren Höhepunkt erreichten. In den ersten acht Monaten des Jahres 2024 gab es 9.167, also mehr als in den gesamten 12 Monaten jeweils der letzten drei Monate. Laut BDQueimadas, einer Waldbrand-Datenbank, die vom brasilianischen Nationalen Institut für Weltraumforschung (INPE) verwaltet wird, sind es mehrere Jahre.

Der Artikel klassifiziert Pantanal-Sodaseen auf der Grundlage der Wasserchemie und der darin enthaltenen mikrobiellen Gemeinschaften in drei Haupttypen: eutrophe Trübung (ET), oligotrophe Trübung (OT) und spärlich bewachsene oligotrophe Seen (CVO).

Die Forscher fanden heraus, dass ET-Seen das meiste Methan ausstoßen, was wahrscheinlich auf die Blüte von Cyanobakterien und den Zerfall organischer Stoffe zurückzuführen ist. Zersetzende tote Cyanobakterien und durch Photosynthese erzeugter organischer Kohlenstoff beschleunigen den Abbau organischer Stoffe im Wasser durch Bakterien und Archaeen. Die Nebenprodukte dieses Prozesses werden in Bodensedimenten zu Methan verstoffwechselt, insbesondere in Dürreperioden.

CVO-Seen emittierten ebenfalls Methan, allerdings in geringerem Maße. In den OT-Seen wurden keine Methanemissionen festgestellt, wahrscheinlich aufgrund des hohen Sulfatgehalts im Wasser, sie emittierten jedoch Kohlendioxid (CO).₂) und Lachgas (N₂O).

„Wir sehen große Unterschiede in diesen Seen und in der Landschaft, zu der sie gehören. Seit wir 2017 unsere ersten Proben gesammelt haben, sind sie aufgrund steigender Temperaturen, wechselnder Niederschläge und Waldbrände fast ausgetrocknet. Satellitenbilder zeigen „Das Gebiet.“ unter Wasser nimmt zwischen 2000 und 2022 ab, begleitet von der Vermehrung von Cyanobakterien, Mikroorganismen, die Photosynthese betreiben und Wasser grün färben. All dies ist auf den Klimawandel zurückzuführen“, betont Thierry Alexandre Pellegrinetti, Forscher am Nuclear Energy Center (CENA) und Erstautor des Artikels, gegenüber Agência FAPESP.

Einige Aspekte der Studie waren Teil von Pellegrinettis Doktorarbeit. Forschung. Ihre Betreuerin war Marli de Fátima Fiore, Professorin am CENA-USP und letzte Autorin des Artikels.

Auswirkungen auf das Klima

Obwohl natürliche Feuchtgebiete nur 5–8 % der Erdoberfläche ausmachen, speichern sie vor allem in tropischen und subtropischen Regionen 20–30 % des Bodenkohlenstoffs und spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des atmosphärischen CO2.₂und somit das Klima beeinflussen.

Die meisten Sodaseen im Pantanal befinden sich in einem Gebiet namens Nhecolândia, einem Bezirk der Gemeinde Corumbá im brasilianischen Bundesstaat Mato Grosso do Sul. Das Biom beherbergt viele Pflanzen- und Tierarten. Seine Artenvielfalt umfasst mehr als 2.000 Pflanzen und 580 Vögel, die von der reichlichen Planktonbiomasse der Seen profitieren.

Die Studie ergab, dass die Blüte von Cyanobakterien in Seen stark zunimmt und dass die betreffenden Gebiete bald zu bedeutenden Quellen für Treibhausgasemissionen werden könnten.

„Unser ursprüngliches Ziel war es, die Geologie dieser Seen zu verstehen, wie sie sich im Laufe der Zeit gebildet haben, ihre biogeochemischen Kreisläufe, insbesondere in Bezug auf Methan und CO₂ und N₂O Shows“, sagte Pellegrinetti.

Für die Mikrobiologin Simone Raposo Cotta, Zweitautorin des Artikels und jetzige Professorin am Fachbereich Bodenwissenschaften der Landwirtschaftsfakultät Luiz de Queiroz (ESALQ-USP), spielen die Mikroorganismen in diesen Bereichen eine entscheidende Rolle.

„Mikroorganismen sind die Grundlage aller ökologischen Prozesse und Ökosysteme im Soda Lake. Sie führen den Nährstoffkreislauf im Allgemeinen durch und halten verschiedene Prozesse aufrecht. Daher ihre immense Bedeutung“, sagte sie.

Im Jahr 2022 veröffentlichten Forscher einen Artikel, in dem sie den „Lebensstil“ der Bakteriengemeinschaften in Soda-Seen beschrieben und zu dem Schluss kamen, dass sich Cyanobakterien durch die Aufnahme von CO an widrige Umweltbedingungen während der Trockenzeit anpassen können.₂und dass sie unter günstigeren Bedingungen während der Regenzeit das Bakterienwachstum unterstützen.

Ähnliche Sodaseen, wenn auch größer und tiefer, gibt es in Kanada, Russland (wo sie noch salzhaltiger sind) und Afrika. Die Studie nutzte metagenomische Daten, um ihre biogeochemischen Kreisläufe und ihre Emissionen von Methan und anderen Treibhausgasen zu analysieren.

Laut Cotta konnte der Beitrag der Emissionen dieser Seen zum gesamten Pantanal-Biom noch nicht abgeschätzt werden, die Gruppe arbeitet jedoch an mehreren Entwicklungen, darunter auch Modellen zur Beantwortung dieser Frage.

„Wir schließen Studien in anderen Bereichen der geochemischen Funktionsweise und Bildung dieser Seen ab, da sie sich bereits verändern. Einige weisen höhere Konzentrationen von Cyanobakterien auf, was zu Veränderungen im Wasser führt. Eine Frage, die wir zu beantworten versuchen, ist, warum das so ist.“ „Das ist so und wie kann man es abmildern“, sagte sie.