Robert Klatt
Die Permafrostböden der Erde tauen durch den Klimawandel zunehmend ab. Bakterien, die für Jahrtausende konserviert waren, werden dadurch wieder aktiv und setzen CO₂ frei, das die Erderwärmung zusätzlich beschleunigt.
Boulder (U.S.A.). Die Permafrostböden der Erde tauen aktuell durch den vom Menschen verursachten Klimawandel rapide ab. Laut einer Studie der University of Ottawa (uOttawa) werden dadurch konservierte Viren und Bakterien freigesetzt, die das Risiko für neue Pandemien erhöhen. Forscher befürchten zudem, dass es zu einem Kreislauf kommen könnte, bei dem die Mikroben aus dem Permafrost anfangen, das eingelagerte organische Material zu zersetzen und dadurch CO₂ und Methan in die Atmosphäre freisetzen.
„Das ist eines der größten Rätsel in der Klimaforschung. Wir wissen, dass im gefrorenen Boden enorme Mengen Kohlenstoff gespeichert sind. Die Frage ist: Wie stark wird das Auftauen dieser Böden die Ökologie und die Geschwindigkeit des Klimawandels beeinflussen?“
Um zu untersuchen, wie stark sich das Auftauen des Permafrosts auf die Erderwärmung auswirkt, haben Forscher der University of Colorado Boulder (CU) Proben aus dem Permafrosttunnel des U.S. Army Corps of Engineers in Alaska entnommen. Es handelt sich dabei um eine Forschungseinrichtung, die über 100 Meter tief in den gefrorenen Untergrund Zentralalaskas hineinreicht und etwa so breit wie ein Bergwerksstollen ist.
„Das Erste, was einem auffällt, ist der Geruch. Es riecht wie ein muffiger Keller, der viel zu lange verschlossen war. Für einen Mikrobiologen ist das ein aufregendes Zeichen, denn ungewöhnliche Gerüche deuten oft auf mikrobielles Leben hin.“
Die Wissenschaftler haben für ihre Studie Proben aus Permafrostschichten, die zwischen einigen Tausend und mehreren Zehntausend Jahren alt sind, entnommen. Die ältesten Proben waren seit rund 40.000 Jahren gefroren. Anschließend haben sie Wasser aus schwereren Wasserstoffatomen (Deuterium) hinzugefügt und die Proben bei Temperaturen zwischen vier und 12 Grad Celsius inkubiert, also bei Temperaturen, die für den arktischen Boden sommerlich sind.
„Wir wollten simulieren, was im Sommer in Alaska passiert, besonders unter zukünftigen Klimabedingungen, wenn die Wärme tiefer in den Permafrost eindringt.“
Durch das Deuterium konnten sie nachverfolgen, wie die Mikroben das Wasser aufnehmen und nutzen, etwa um Zellmembranen aus Fettsäuren aufzubauen. Dieser Prozess gilt in der Biologie als eindeutiger Hinweis auf aktives Leben.
Die Kolonien aus den Bakterien wuchsen in den ersten Monaten nach ihrem Auftauen langsam und ersetzen manchmal nur eine von 100.000 Zellen täglich. Normalerweise erneuern sich Bakterienkolonien unter den üblichen Laborbedingungen in wenigen Stunden komplett. Nach rund sechs Monaten begannen die Bakterien aus dem Permafrost jedoch damit, schleimige Strukturen (Biofilme) zu bilden, die mit dem bloßen Auge sichtbar sind.
„Diese Proben sind keineswegs tot. Sie sind in der Lage, organisches Material abzubauen und es als Kohlendioxid wieder freizusetzen.“
Die Studie zeigt somit, dass Bakterien im Permafrost nach einer längeren Wärmeperiode aktiv werden und größere Mengen Treibhausgase freisetzen können. Wenn die Sommer im hohen Norden länger und wärmer werden, kann es somit dazu kommen, dass die dort konservierten Mikroben zusätzliche Emissionen verursachen, die die Erderwärmung beschleunigen.
„Ein einzelner heißer Tag im Sommer Alaskas ist weniger entscheidend. Viel wichtiger ist die Verlängerung der warmen Jahreszeiten, wenn diese Temperaturen bis in den Herbst und Frühling hineinreichen.“
Laut den Wissenschaftlern besteht angesichts der Studienergebnisse zudem die Frage, ob sich Mikroben aus Permafrostböden an anderen Orten der Erde ähnlich verhalten.
„Es gibt riesige Mengen Permafrost in Alaska, Sibirien und anderen nördlichen Regionen. Wir haben bislang nur einen winzigen Bruchteil davon untersucht.“
Quellen:
Pressemitteilung der University of Colorado Boulder (CU)
Studie im Fachmagazin JGR Biogeosciences, doi: 10.1029/2025JG008759
