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StartseiteForschung aktuellTiefgekühlt aber komplex07.04.2020

See in der AntarktisTiefgekühlt aber komplex

2013 hatte ein Forschungsteam erstmals einen See unter dem Eispanzer der Antarktis erbohrt. Im Lake Whillans stieß es damals auf Mikroorganismen. Jetzt hat das Team auch den Mercer Lake beprobt und dabei ein überraschend komplexes Ökosystem entdeckt - unter einer 1.000 Meter dicken Eisschicht.

Von Dagmar Röhrlich

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Eisnebel bei -20 Grad über dem Meer beim Ross Ice Shelf in der Antarktis. (imago / Doug Allan)
Unter dem Eis der Antarktis wurden bislang etwa 400 Seen entdeckt (imago / Doug Allan)
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Der Mercer Lake ist in etwa so groß wie der Comer See. Aber er liegt unter mehr als einem Kilometer antarktischem Eis begraben. Schon das macht ihn zu etwas Besonderem. Doch er ist außerdem hydraulisch aktiv, füllt und leert sich im Zehnjahresrhythmus, erklärt John Priscu von der University of Montana in Bozeman:

"Nachdem wir jetzt alle Daten aus den von uns im vergangenen Jahr zurückgelassenen Instrumenten heruntergeladen und mit neuen Satellitendaten verglichen haben, konnten wir sehen, dass der See nach dem Ende unserer Bohrung ungefähr fünf Meter an Wassertiefe verloren hatte. Bei 15 Meter Maximaltiefe ist das eine Menge."

"Ein sehr dynamisches System" 

Bislang sind rund 400 Seen unter dem antarktischen Eis entdeckt worden, von denen etliche miteinander in Verbindung stehen. Auch Mercer Lake gehört zu so einem Netzwerk: Sein Wasser strömt über eine Art subglazialem Flusssystem in den nächsten See in Richtung Ozean. Doch danach füllte sich der Mercer Lake überraschend schnell wieder auf – wahrscheinlich, weil ein weiter systemaufwärts gelegener See ebenfalls ausgeflossen ist.

"Es ist also ein sehr dynamisches System, und das wirkt sich darauf aus, wie wir die biologischen und geologischen Prozesse interpretieren müssen."

Das Ökosystem im See erwies sich als überraschend komplex. Zunächst einmal steigen aus dem Seeboden geringe Mengen Methan ins Seewasser auf. Woher es stammt ist noch nicht ganz klar:

"Wir haben die Methanisotope untersucht und dabei herausgefunden, dass dieses Methan aus alten Meeressedimenten stammt. Im Untergrund muss es also viel organisches Material geben, das sich zersetzt."

"Organismen, die sozusagen Steine fressen"

DNA-Analysen zeigen, dass im Wasser selbst Bakterien leben, sie sich von Methan ernähren. Die biologische Aktivität im See wird also zu einem Teil von uraltem Kohlenstoff angetrieben:

"Im Seewasser leben ungefähr zehntausend Bakterienzellen pro Milliliter. Das ist nicht viel, im See herrscht also Nährstoffmangel. Außerdem stammt ein Großteil der biologischen Aktivität von Organismen, die sozusagen Steine fressen. Sie sind chemotroph. Das heißt, anders als Pflanzen nutzen sie nicht Licht und Kohlendioxid, um organische Materie zu produzieren und zu wachsen, sondern die chemische Energie aus Gesteinen und Mineralien und CO2. Sie sind darauf spezialisiert, im Dunkeln zu leben – und in der Kälte, bei Temperaturen von minus 0,7 Grad Celsius."

Anscheinend spielen diese chemotrophen Organismen im Ökosystem von Lake Mercer eine zentrale Rolle, denn von ihnen ernähren sich auch wieder andere Bakterien.

System ähnelt dem von Tiefsee-Quellen

"Das System ähnelt in gewisser Weise dem der heißen, mineralstoffreichen Quellen in der Tiefsee, den sogenannten Black Smokers, an denen ebenfalls chemische Energie das Leben antreibt und nicht die Sonne. Nur, dass wir jetzt nicht in der Tiefsee sind, sondern unter einem Gletscher – und dass es nicht heiß ist, sondern kalt."

Wie alt der Kohlenstoff ist, den die Mikroorganismen im Mercer Lake verarbeiten, die Datierungen dazu laufen noch. Dass das letzte Mal der Meeresspiegel so hoch gewesen ist, dass das Wasser bis in diese Region gereicht hat, dürfte mindestens zwei Millionen Jahr her sein, vielleicht noch länger. Die marine Vergangenheit trägt anscheinend nur zu einem recht geringen Teil zur biologischen Aktivität bei. Vielmehr scheint sich die Bakteriengemeinschaft auf eine eigene Grundlage gestellt zu haben – und lebt von der chemischen Energie aus den Mineralien.

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