„Alles begann 2013 während einer Messkampagne im spanischen Katalonien“, sagt Dr. Matthias Koschorreck, Biologe im Department Seenforschung des Leibniz-Insituts für Umweltforschung (UFZ). Gemeinsam mit einem spanischen Team untersuchte er dort die Freisetzung von Treibhausgasen im Einzugsgebiet eines kleinen Flusses. „Es war Sommer und Teile des Flussbettes waren ausgetrocknet. Aus einem spontanen Impuls heraus haben wir auch dort gemessen“, sagt Koschorreck. „Mit überraschendem Ergebnis – diese ausgetrockneten, kiesigen Bereiche des Flussbettes setzten unerwartet hohe Mengen an Kohlendioxid frei.“ Dem ging Koschorreck gemeinsam mit seinem Kollegen Dr. Rafael Marcé vom Katalanischen Institut für Wasserforschung ICRA im spanischen Girona in weiteren Studien nach. Die Ergebnisse an verschiedenen Messpunkten in Spanien und Deutschland zeigten denselben Befund: Trockengefallene Gewässerbereiche setzten deutlich messbare und zum Teil erhebliche Mengen an Kohlendioxid frei. „Wir fragten uns, ob dies womöglich auch in anderen Gebieten der Erde der Fall sein könnte, und ob Treibhausgasemissionen von Binnengewässern grundsätzlich unterschätzt werden“, sagt Koschorreck. „Denn in Studien, die Emissionen von Treibhausgasen von Land- und Wasserflächen hochrechnen, werden Gewässerbereiche, die von Zeit zu Zeit trockenfallen, bislang überhaupt nicht berücksichtigt.“

196 Untersuchungsgebiete weltweit

Diese Fragestellungen waren Anlass für das Projekt dryflux – greenhouse gas emissions from dry freshwater systems, das 2016 startete. Auf einem Workshop am UFZ in Magdeburg entwickelten die Initiatoren von UFZ und ICRA ein Mess- und Probenahmekonzept und aktivierten ihre internationalen Netzwerke. Insgesamt 24 Forscherteams beteiligten sich an Messkampagnen in 196 Untersuchungsgebiete auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis.
Jedes Forscherteam führte in seiner Region an trockenliegenden Bereichen von mindestens drei Gewässern – Fluss, See, Talsperre oder Teich – jeweils drei sogenannte Kammermessungen durch. Bei dieser Art der Messung wird ein spezieller Messbehälter mit seiner offenen Seite luftdicht auf den Boden gesetzt, sodass der Luftraum im Behälter von der Umgebungsluft getrennt ist. Mit einem Analysegerät wird dann die Veränderung des Kohlendioxidgehalts in der Behälterkammer gemessen. Zudem nahmen die Kooperationspartner am selben Ort auch Proben des trockenen Gewässersediments und bestimmten seinen Gehalt an Wasser, organischer Substanz und Salzen sowie die Temperatur und den pH-Wert.

Globales Phänomen

Die Auswertung des umfangreichen und komplexen Datensatzes führte Philipp Keller, Doktorand am Department Seenforschung des UFZ und Erstautor der Studie durch. Er stellte fest, dass trockene Bereiche von Gewässern in allen Klimazonen deutliche CO₂-Emissionen aufwiesen, die häufig sogar höher liegen als die Emissionen durchschnittlicher Wasserflächen der gleichen Größe. Werden diese Emissionen in den Gesamtbilanzen von Gewässern berücksichtigt, erhöht sich die CO₂-Emission um insgesamt 6 %, so das Resümee von Matthias Korschorrek.
Das Klimagas wird durch Mikroorganismen freigesetzt, die – abhängig von Temperatur und Bodenfeuchte – die organische Substanz im Boden verarbeiten. Aus den Studienergebnissen konnten die Forscher ableiten, dass die verantwortlichen Einflussfaktoren für die Kohlendioxidfreisetzung auch weltweit grundsätzlich dieselben sind. „Vor allem das Zusammenspiel der lokalen Standortbedingungen wie Temperatur, Durchfeuchtung und organischem Gehalt der Sedimente ist maßgeblich und hat einen größeren Einfluss als die regionalen Klimabedingungen,“ erklärt Keller.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die CO₂-Emissionen von Binnengewässern bisher deutlich unterschätzt wurden, und das das Trockenfallen von Gewässern aufgrund des Klimawandels noch weiter klimaschädliche Emissionen nach sich ziehen wird.
Die Originalpublikation in Nature Communications finden Sie unter diesem Link.