Gletscherschwund verursacht einen «grünen Wandel»
Mikrobielles Leben wird in Gebirgsbächen aufgrund des fortschreitenden Gletscherschwunds gedeihen. Das berichtet ein Team von Forschenden der EPFL und der Karlsuniversität Prag in einer in Nature Geoscience veröffentlichten Arbeit. Ihre Beobachtungen basieren auf Proben, die im Rahmen des von der EPFL geleiteten und von der NOMIS-Stiftung finanzierten Projekts «Vanishing Glaciers» an 154 gletschergespeisten Bächen weltweit gesammelt wurden.
Von Gletschern gespeiste Bäche sind im Sommer trübe, reissende Ströme. Grosse Mengen an Gletscherschmelzwasser wirbeln Felsen und Sedimente auf, so dass nur wenig Licht in das Bachbett gelangt, während eisige Temperaturen und Schnee in den anderen Jahreszeiten kaum Gelegenheit bieten, ein reichhaltiges Mikrobiom zu entwickeln. Da die Gletscher jedoch aufgrund der globalen Erwärmung schrumpfen, nimmt die Menge des von den Gletschern stammenden Wassers ab. Das bedeutet, dass die Bäche wärmer, ruhiger und klarer werden, was Algen und anderen Mikroorganismen die Möglichkeit gibt, sich zu vermehren und einen grösseren Beitrag zum lokalen Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf zu leisten. «Wir sind Zeugen eines tiefgreifenden Wandels auf der Ebene des Mikrobioms in diesen Ökosystemen – aufgrund der erhöhten Primärproduktion ist dies nichts anderes als ein ‹grüner Übergang›», sagt Tom Battin, Professor am River Ecosystems Laboratory (RIVER) der EPFL.
Beispiel für das Gedeihen von Algen in einem gletschergespeisten Bach. © EPFL / Martina Schön / RIVER
Veränderte Zusammensetzung
In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler sowohl die Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor im Bachwasser als auch die Enzyme, die die im Bachbett lebenden Mikroorganismen produzieren, um diese Nährstoffe zu nutzen. Anschließend untersuchten sie die Veränderungen in beiden Bereichen über ein sehr großes Gefälle von Bächen, die von Gletschern unterschiedlicher Größe gespeist werden: «Von Gletschern gespeiste Ökosysteme verfügen im Allgemeinen über begrenzte Mengen an Kohlenstoff und Nährstoffen, insbesondere Phosphor», erklärt Tyler Kohler, ein ehemaliger Postdoc am RIVER und Hauptautor der Studie. «Wenn die Gletscher schrumpfen und der Bedarf an Phosphor durch Algen und andere Mikroorganismen steigt, könnte Phosphor in Hochgebirgsflüssen immer knapper werden», erklärt Tyler Kohler, ein ehemaliger Postdoc bei RIVER, mit noch unbekannten Auswirkungen auf die Nahrungsnetze flussabwärts gelegener Ökosysteme, einschließlich größerer Flüsse und Seen.
Mitglieder des RIVER lab in den Rwenzori Bergen, Uganda, 2022. Tyler Kohler ist der Fünfte von links. © EPFL / Matteo Tolosano
Fortgeschrittenes Stadium in Uganda
Diese Erkenntnisse werden durch eine im August 2023 in der Zeitschrift Royal Society Open Science veröffentlichte Arbeit von Wissenschaftlern des Projekts «Vanishing Glaciers» bestätigt. In dieser Studie analysierten die Autoren das Mikrobiom eines kleinen gletschergespeisten Baches im Rwenzori-Gebirge in Uganda, wo der «grüne Übergang» bereits weit fortgeschritten war. Hier war auch die Nährstoff- und Enzymzusammensetzung deutlich anders, und Algen waren reichlich vorhanden. «Was mit dem Rwenzori-Gletscher passiert, gibt uns einen Ausblick darauf, wie Schweizer Gletscherbäche in 30 oder 50 Jahren aussehen werden», sagt Battin. Eine Folge dieses Wandels ist, dass gletschergespeiste Bäche mehr mikrobielles Leben beherbergen und damit eine grössere Rolle in biogeochemischen Kreisläufen wie dem CO2-Fluss spielen werden.
Das RIVER-Team plant, auf dieser Forschung aufzubauen. Sie führen eine Zählung der mikrobiellen Artenvielfalt in von Gletschern gespeisten Bächen durch und erforschen anhand verschiedener genomischer Informationen, wie vielfältige Mikroorganismen in einem der extremsten Süßwasser-Ökosysteme der Erde leben können.
