Neue Studie: Tiefsee entwickelt Methanfilter schneller als bislang angenommen
- Bild-Infos
- Download
Neue Studie: Tiefsee entwickelt Methanfilter schneller als bislang angenommen
Ein biologischer Methanfilter am Meeresboden kann wesentlich schneller entstehen als bislang angenommen. Das beobachtete ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Uni Bremen über sechs Jahre lang an einer neu entstandenen Methanquelle in der Tiefsee. Frühere Modelle gingen davon aus, dass dieser Prozess mehrere Jahrzehnte dauert. Die Studie ist in der international renommierten Fachzeitschrift National Science Review erschienen.
Die untersuchte Stelle liegt im Südchinesischen Meer in 1.766 Metern Wassertiefe. Dort wurde 2018 eine Bohrung zur Erkundung von Gashydraten vorgenommen. Vor der Bohrung ließen sich weder ein Gasstrom noch eine auffällige Besiedlung des Meeresbodens feststellen. Zwischen 2018 und 2023 verfolgte das Team, dem auch der Mikrobiologe Emil Ruff von der Universität Bremen angehörte, die Entwicklung des Ökosystems. Sie untersuchten den Standort regelmäßig mit Echoloten, Unterwasserkameras, chemischen Sensoren sowie Sedimentproben und genetischen Verfahren.
Eine zentrale Rolle im Biofilter spielen Mikroorganismen, die Methan auch in sauerstofffreien Schichten des Meeresbodens verwerten können. Da dieser Stoffwechsel nur wenig Energie liefert, wachsen sie normalerweise sehr langsam. An der neuen Austrittsstelle vermehrten sie sich jedoch wesentlich schneller, als nach früheren Schätzungen zu erwarten war. Ihre Zahl verdoppelte sich während der frühen Entwicklungsphase innerhalb von etwa 21 bis 38 Tagen. Frühere Schätzungen hatten teilweise bei 100 bis 200 Tagen gelegen. „Bereits nach ein bis zwei Jahren hatte sich ein wirksames methankonsumierendes Ökosystem gebildet“, sagt Emil Ruff. Nach zwei bis drei Jahren seien die Mikroorganismen und die neu angesiedelten Tiere funktional zu einem komplexen Biofilter verbunden gewesen.
Grabende Würmer unterstützen den Methanabbau
Parallel zur Zunahme der Mikroorganismen besiedelten grabende Borstenwürmer den zuvor weitgehend unbesiedelten Meeresboden. „Sie durchmischten das Sediment bis in mehr als 50 Zentimeter Tiefe“, sagt Ruff. „Ihre Grabtätigkeit förderte wahrscheinlich den Transport von Sauerstoff, Nitrat und Sulfat in tiefere Schichten des Meeresbodens.“
Gleichzeitig blieben Bereiche ohne Sauerstoff erhalten. Dadurch konnten unterschiedliche Mikroorganismen auf engem Raum Methan mit oder ohne Sauerstoff abbauen. „Die Würmer profitierten ihrerseits von den neu entstandenen Mikroorganismen, die ihnen mutmaßlich als Nahrung dienten. Tiere und Mikroorganismen trugen somit gemeinsam zum Methanabbau bei.“
Leistung ähnlich wie bei älteren Methanquellen
Nach wenigen Jahren baute das junge Ökosystem Methan bereits ähnlich wirksam ab wie ältere natürliche Methanquellen mit vergleichbarer Methanzufuhr. Nach Berechnungen des Teams erreichte es beim Methanabbau 60 bis 100 Prozent der Leistung eines Jahrzehnte alten, gereiften Ökosystems. Die Berechnungen beziehen sich auf den Abbau im Sediment.
Vielfalt der Mikroorganismen nimmt ab
Allerdings: Die schnelle Entstehung des Methanfilters ging mit einer deutlichen Veränderung des ursprünglichen Ökosystems einher, hebt Ruff hervor. Im Umkreis von 20 Metern sank die Vielfalt der Bakterien und anderer Mikroorganismen innerhalb von zwei Jahren um mehr als 50 Prozent. Noch in 500 Metern Entfernung stellten die Forschenden erhöhte Methankonzentrationen fest. Auch dort war die Vielfalt der Mikroorganismen um mehr als 30 Prozent geringer.
Die Studie „Rasche Neubildung eines Biofilters aus Tieren und Mikroorganismen zur Minderung von Methanaustritten aus dem Meeresboden“ zeigt damit zwei Entwicklungen: Der Meeresboden entwickelte innerhalb kurzer Zeit eine hohe Fähigkeit zum Methanabbau. Zugleich wurde die ursprüngliche Lebensgemeinschaft deutlich verändert.
Nach Einschätzung von Emil Ruff sind die Ergebnisse wichtig, um mögliche Methanaustritte infolge der Erwärmung der Ozeane und menschlicher Eingriffe besser einschätzen zu können. Sie zeigten außerdem, dass Modelle nicht nur das Wachstum der Mikroorganismen berücksichtigen sollten. Entscheidend sei auch ihr Zusammenspiel mit Tieren und den chemischen Bedingungen im Meeresboden.
Weitere Informationen:
Rapid de novo assembly of animal-microbe biofilter to mitigate seabed methane leakage, in: National Science Review, Volume 13, Issue 12, June 2026, nwag266, https://doi.org/10.1093/nsr/nwag266
Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Emil Ruff
Universität Bremen, Fachbereich Biologie und Chemie, und Zentrum für Marine Umweltwissenschaften
Mail: ruff@uni-bremen.de
Universität Bremen Hochschulkommunikation und -marketing Telefon: +49 421 218-60150 E-Mail: presse@uni-bremen.de Über die Universität Bremen Leistungsstark, reformbereit und kooperativ – das ist die Universität Bremen. Gesellschaftliche Verantwortung ist ihr Leitprinzip seit ihrer Gründung 1971. Sie steht für die weltweit notwendigen sozialen und ökologischen Veränderungen ein, für Demokratie, Vielfalt und Gerechtigkeit. In Forschung, Lehre, Verwaltung und Technik sind der Universität Bremen die UN-Nachhaltigkeitsziele und Klimagerechtigkeit ein besonderes Anliegen. Mit ihrem breiten Fächerspektrum von rund 100 Studiengängen verbindet sie außergewöhnliche Leistungsstärke und großes Innovationspotential mit ausgeprägter Interdisziplinarität. Sie steht nachdrücklich für den Ansatz des Forschenden Lernens und Studierens. Als eine ambitionierte europäische Forschungsuniversität pflegt die Universität Bremen enge Kooperationen mit Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit. In der Region ist sie Teil der U Bremen Research Alliance und Transferpartnerin für viele Akteure. Als Teil der Europäischen Universitätsallianz YUFE - Young Universities for the Future of Europe leisten die 23.000 Menschen der Universität Bremen einen Beitrag für die Weiterentwicklung der Gesellschaft und gestalten aktiv wissenschaftliche Kooperationen weltweit.
Über die Northwest Alliance Die Northwest Alliance verbindet die Universitäten Bremen und Oldenburg – zwei forschungsstarke, reformorientierte Hochschulen, die seit langem in Forschung, Lehre und Wissenstransfer kooperieren. Gemeinsam bilden sie mit 590 Professuren, 6.500 Mitarbeitenden, 2.700 Promovierenden und 33.500 Studierenden das Herzstück eines leistungsstarken Wissenschaftsraums im Nordwesten Deutschlands. Die Allianz hat sich zum Ziel gesetzt, exzellente Forschung mit gesellschaftlicher Verantwortung zu verbinden und innovative Lösungen für regionale wie globale Herausforderungen zu entwickeln. Gemeinsam mit zahlreichen wissenschaftlichen und außerwissenschaftlichen Einrichtungen, insbesondere dem Hanse-Wissenschaftskolleg Delmenhorst (HWK), will sie den Nordwesten zu einem zusammenhängenden Forschungs- und Transferraum weiterentwickeln. Durch ihre enge Partnerschaft mit der Rijksuniversiteit Groningen wirkt die Northwest Alliance auch über Ländergrenzen hinweg. Die Universitäten Bremen und Oldenburg bewerben sich aktuell als Exzellenzverbund Northwest Alliance in der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder.