Das Treib­haus­gas, das im Schwar­zen Meer ge­fan­gen ist

Mikroorganismen im Schwarzen Meer produzieren große Mengen Lachgas (N₂O), ein starkes Treibhausgas. Das N₂O erreicht jedoch nie die Atmosphäre, da es schnell von anderen Mikroorganismen zu harmlosem Stickstoffgas (N₂) umgewandelt und so verbraucht wird. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie untersuchten nun, wie dieser Prozess funktioniert und welche Organismen beteiligt sind.

Lachgas (N₂O) ist ein starkes Treibhausgas, das zur globalen Erwärmung und zum Ozonabbau beiträgt. Obwohl die Ozeane eine wichtige N₂O-Quelle sind, sind die Umsatzprozesse kaum bekannt. Eine neue Studie des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen löst nun das „Lachgas-Rätsel des Schwarzen Meeres“ und liefert damit wichtige Fortschritte beim Verständnis des N₂O-Umsatzes in Ozeanen.

Wenig N₂O entkommt dem Schwarzen Meer

Da Lachgas (N₂O) hauptsächlich in sauerstoffarmen Gebieten des Ozeans entsteht, ist das Schwarze Meer – das größte anoxische Becken der Welt mit sauerstoffarmem Wasser von 150 bis über 2000 Metern Tiefe – eine Hauptquelle. Trotzdem scheint nur wenig N₂O aus dem Schwarzen Meer in die Atmosphäre zu entweichen.

Erstautor Jan von Arx erklärt: „Es gab zwei mögliche Gründe für das geringe Entweichen von Lachgas (N₂O): Entweder wird wenig N₂O produziert oder es wird entfernt, bevor es die Oberfläche erreicht.“ Die Forschenden wollten dies klären, indem sie die biologischen Prozesse der N₂O-Produktion und des Verbrauchs sowie die verantwortlichen Mikroorganismen untersuchten.

N₂O schafft es nicht an die Oberfläche

Die Bremer Forschenden fuhren mit der FS Poseidon ins westliche Schwarze Meer, um Wasserproben und ökologische Bedingungen zu untersuchen. Sie stellten fest, dass in der suboxischen Zone – der Übergangszone mit wenig Sauerstoff – ein aktiver Lachgasumsatz stattfindet. „Verschiedene Mikroorganismen produzierten durch unterschiedliche Prozesse große Mengen an Lachgas. Diese Produktion wurde aber noch übertroffen durch den Verbrauch von Lachgas – also die Umwandlung von N2O in N2 durch eine andere Art von Mikroorganismen“, erklärt von Arx. „Das wenige Lachgas, das aus dem Schwarzen Meer austritt, kommt also wahrscheinlich aus einer geringen, aber beständigen Produktion des Treibhausgases in sauerstoffreichen Wasserbereichen, wo es dem Verbrauch entkommen kann.“

Ein kaum erforschter biologischer Filter für ein gefährliches Gas

Die für den N₂O-Abbau verantwortlichen Mikroorganismen wirken wie ein effizienter Filter und verhindern so, dass dieses starke Treibhausgas in die Atmosphäre gelangt. Den Forschenden des Max-Planck-Instituts gelang es zudem, die wichtigsten an diesem Prozess beteiligten Organismen zu bestimmen.

„Global gesehen wissen wir leider nur sehr wenig über die Raten, mit denen N2O in den Weltmeeren abgebaut wird“, sagt von Arx. „Daher ist unser Bild, was mit diesem wichtigen Treibhausgas in der Umwelt passiert, nach wie vor unvollständig und wir müssen weiter forschen. Das ist besonders wichtig angesichts des Klimawandels.“ Aufgrund der globalen Erwärmung schwindet der Sauerstoff in den Ozeanen, was eine Zunahme der sauerstoffarmen Bereiche zur Folge hat. Daher ist künftig mit einer zunehmenden Freisetzung von Lachgas zu rechnen.

Unsichere Zeiten für den Ozean im Wandel

„Lachgas ist das dritthäufigste Treibhausgas, bleibt nach seiner Freisetzung etwa 120 Jahre in der Atmosphäre und ist sehr ozonschädigend. Der Ozean ist eine wichtige natürliche Quelle von Lachgas. Daher sollten wir uns bemühen, das Verhalten seiner Quellen und Senken dort zu verstehen. Wir hoffen, dass unsere Arbeit dazu beitragen kann, die Reaktion der Lachgas-Produktion im Meer auf den fortschreitenden Klimawandel zu beurteilen“, schließt von Arx.

Quelle

Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (11/2025)