Mikrobielles Leben vermehrt sich in den Betten von Bächen, die von Gletschern gespeist werden, weil diese sich zurückziehen. Dies berichtet ein Team von Wissenschaftlern der EPFL und der Karlsuniversität Prag in einer Forschungsarbeit, die am 1. März in Nature Geoscience erschienen ist. Die Studie basiert auf der Analyse von Proben, die in 154 Bächen auf allen Kontinenten der Erde entnommen wurden. Eine Datenbank, die aus dem Projekt "Vanishing Glaciers" hervorgegangen ist, das von der EPFL geleitet und von der NOMIS-Stiftung finanziert wird.
Video aus dem langformatigen Artikel, der im April 2021 veröffentlicht wurde.
Auf dem Dach der Welt waren die Flüsse früher im Sommer undurchsichtig und unruhig. Das Schmelzen der Gletscher führte große Wassermengen mit sich, die Steine und Sedimente mit sich führten, so dass nur wenig Licht eindringen konnte. Da die Temperaturen den Rest des Jahres über niedrig waren, war es schwierig, ein reiches mikrobielles Leben zu entwickeln. Da sich die Gletscher aufgrund des Klimawandels zurückziehen, nimmt die Wassermenge in diesen Bergbächen ab.
Diese Wasserläufe werden wärmer, ruhiger und klarer, was Algen und anderen Mikroorganismen die Möglichkeit gibt, reichlich vorhanden zu sein und mehr zu den lokalen Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufen beizutragen. "Wir erleben einen tiefgreifenden Wandel dieses Ökosystems auf der Ebene des Mikrobioms, einen ’grünen Übergang’, aufgrund der Zunahme dieser ’Primärproduktion’", veranschaulicht Tom Battin, ordentlicher Professor an der EPFL und Leiter des Forschungslabors für Flussökosysteme (RIVER).
Zusammensetzung im Wandel
In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler, welche Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff in den Flüssen vorhanden sind und welche Enzyme die im Sediment lebenden Mikroorganismen produzieren, um diese Nährstoffe zu verwerten. Anschließend untersuchten sie die Entwicklung dieser Nährstoffe und Enzyme über einen sehr breiten Gradienten von Wasserläufen, die von unterschiedlich großen Gletschern gespeist wurden."Die Ökosysteme dieser Flüsse verfügen in der Regel über begrenzte Mengen an Kohlenstoff und Nährstoffen, insbesondere Phosphor", erklärt Tyler Kohler, ehemaliger Postdoktorand am RIVER und Erstautor des Artikels. "Mit dem Rückgang der Gletscher und dem erhöhten Phosphorbedarf von Algen und anderen Mikroorganismen könnte Phosphor in den Flüssen des Hochgebirges knapper werden." Ein weiterer Effekt, auf den Tyler Kohler hinweist, ist, dass das lebenswichtige Element Phosphor in den flussabwärts gelegenen Ökosystemen, einschließlich der großen Flüsse und Seen, noch knapper werden könnte, mit noch unbekannten Folgen für die Nahrungskette.
Fortgeschrittenes Praktikum in Uganda
Eine weitere Forschungsarbeit des RIVER-Labors, die im Dezember 2023 erschien, untermauert diese Analyse. In dieser Studie analysierten die Wissenschaftler das Mikrobiom eines kleinen, von einem Gletscher gespeisten Baches in den Rwenzori-Bergen in Uganda, wo sich der "grüne Übergang" bereits in einem fortgeschrittenen Stadium befindet. Auch die Zusammensetzung von Nährstoffen und Enzymen ist dort sehr unterschiedlich und es gibt reichlich Algen. "Was am Rwenzori-Gletscher passiert, gibt uns einen Vorgeschmack darauf, wie die gletschergespeisten Flüsse in der Schweiz in 30 oder 50 Jahren aussehen werden", erklärt Tom Battin. Mit der Folge, dass je mehr mikrobielles Leben diese Bäche beherbergen, desto wichtiger werden sie für die biogeochemischen Kreisläufe sein, insbesondere für den CO2-Fluss.Das RIVER-Labor plant, auf dieser Forschung aufzubauen, um noch weiter zu gehen. Das Wissenschaftlerteam ist dabei, die mikrobielle Biodiversität in diesen aus Gletschern hervorgegangenen Wasserläufen zu erfassen und mithilfe verschiedener genomischer Informationsquellen die Fähigkeit verschiedener Mikroorganismen zu untersuchen, sich in einem der extremsten Süßwasserökosysteme der Erde zu vermehren.
Diese Forschung wurde im Rahmen des Centre de recherche en environnement alpin et polaire (ALPOLE), EPFL Valais Wallis, durchgeführt.
Referenzen
Tyler J. Kohler, Massimo Bourquin, Hannes Peter, Gabriel Yvon-Durocher, Robert L. Sinsabaugh, Nicola Deluigi, Michail Styllas, Vanishing Glaciers Field Team, and Tom J. Battin, "Global emergent responses of stream microbial metabolism to glacier shrinkage", Nature Geoscience, 1 March 2024. doi.org/10.1038/s41561’024 -01393-6Michoud, G., T. Kohler, L. Ezzat, H. Peter, J.K. Nattabi, R. Nalwanga, P. Pramateftaki, M. Styllas, M. Tolosano, V. De Staercke, M. Schön, R. Marasco, D. Daffonchio, M. Bourquin, S.B. Busi and T.J. Battin, "The dark side of the moon: first insights into the microbiome structure and function of one of the last glacier-fed streams in Africa," Royal Society Open Science, 9 August 2023. doi.org/10.1098/rsos.230329