Pumpe fürs Klima
Eine Studie unter Hereon-Beteiligung zeigt, wie die mikrobielle Kohlenstoffpumpe das Klimageschehen beeinflusst
Der Klimawandel wird durch die Bindung von Kohlenstoff im Ozean fundamental beeinflusst. Der gelöste organische Kohlenstoff wird durch mikrobiellen Stoffwechsel und ökologische Prozesse erzeugt und umgesetzt – das Phänomen ist als mikrobielle Kohlenstoffpumpe bekannt. Forschende unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Hereon haben festgestellt: Diese Pumpe hat weit mehr Hebelwirkung als angenommen. Ihre jahrelang gesammelte Expertise haben sie nun im Journal Nature Review Microbiology veröffentlicht.
Der Ozean ist seit jeher ein Regulator des Klimageschehens. Die neuen Erkenntnisse der Forscher: Erstens ist die mikrobielle Kohlenstoffpumpe (MCP) wohl ein weit bedeutsamerer Hebel für den Klimawandel als angenommen. Denn betrachtet man das globale Kohlenstoffreservoir, ist im Ozean über 50 mal so viel gelöstes CO2 als es CO2 in der Atmosphäre gibt. Das heißt kleine Änderungen im Ozean sind für denselben kaum spürbar, können aber in der Atmosphäre dramatische Auswirkungen haben. Zweitens: Bakterien und Viren spielen in der Tiefe des Ozeans eine große Rolle, was das Reservoir von refraktärem, d.h. stabilen gelöstem organischem Kohlenstoff (RDOC) angeht. Und drittens: Zöge man die Modellierung hinzu, könnten die Prozesse in tieferen Meeresgefilden besser verstanden werden. Die Forscher haben auch beobachtet, dass jene Prozesse in Küstenregionen eine größere Rolle spielen als auf hoher See.
Die Einblicke in die molekulare Struktur des gelösten organischen Kohlenstoff gehören zu den wesentlichen Fortschritten in der chemischen Ozeanographie und damit der Studie, die durch hochauflösende Analysemethoden möglich wurden. „In dieser Studie stecken mehr als zehn Jahre Arbeit. Sie ist ein weiteres Puzzleteil, den Kreislauf zu verstehen“, sagt Prof. Dr. Helmuth Thomas, Leiter des Hereon-Instituts für Kohlenstoffkreisläufe, der mit rund 30 Forschenden Erstautor Dr. Jiao Nianzhi von der chinesischen Xiamen University unterstützte. „Es bestehen aber nach wie vor Fragen im Verständnis der Mechanismen und ihren Wechselwirkungen. Um diese zu beantworten, sind Beobachtungen in der realen Welt, experimentelle und Modellstudien sowie Simulationen mit digitalen Zwillingen nötig“, so Thomas weiter. (Quelle: Hereon Pressemitteilung)
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Jiao, N., Luo, T., Chen, Q., Zhao, Z., Xiao, X., Liu, J., Jian, Z., Xie, S., Thomas, H., Herndl, G.J., Benner, R., Gonsior, M., Chen, F., Cai, W.-J., & Robinson, C. (2024): The microbial carbon pump and climate change. Nat Rev Microbiol (2024), doi:10.1038/s41579-024-01018-0
Abstract:
The ocean has been a regulator of climate change throughout the history of Earth. One key mechanism is the mediation of the carbon reservoir by refractory dissolved organic carbon (RDOC), which can either be stored in the water column for centuries or released back into the atmosphere as CO2 depending on the conditions. The RDOC is produced through a myriad of microbial metabolic and ecological processes known as the microbial carbon pump (MCP). Here, we review recent research advances in processes related to the MCP, including the distribution patterns and molecular composition of RDOC, links between the complexity of RDOC compounds and microbial diversity, MCP-driven carbon cycles across time and space, and responses of the MCP to a changing climate. We identify knowledge gaps and future research directions in the role of the MCP, particularly as a key component in integrated approaches combining the mechanisms of the biological and abiotic carbon pumps for ocean negative carbon emissions.
