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Erde|Umwelt

Mäander helfen dem Klima

Rio Bermejo
Mäander des Rio Bermejo in Südamerika. (Bild: Kristen Cook/ GFZ)

Sedimente in Gewässern und Meeren tragen dazu bei, Kohlenstoff in Form organischer Partikel zu binden. Wie effektiv dies in einem Fluss geschieht, hängt jedoch von dessen Fließweise ab, wie nun Forscher herausgefunden haben. Fließt der Fluss langsam und in vielen Mäandern, wird mehr Kohlenstoff ans Sediment gebunden. Strömt er begradigt und schnell dahin, wird ein größerer Teil der organischen Materie zu CO2 oxidiert und gelangt in die Atmosphäre.

Rund 8500 Jahre dauert es, bis ein Sandkorn aus den Anden vom Fluss Rio Bermejo über das argentinische Tiefland in den Río Parana gespült wird. Die 1200 Kilometer weite Reise wird von vielen Pausen in Mäandern und Flussauen unterbrochen, wo das Körnchen zum Teil über Jahrtausende abgelagert und dann wieder weiter transportiert wird. Begleitet wird der Sand von organischem Kohlenstoff, eingespült aus Boden und Pflanzen.

CO2-Senke oder Quelle?

An diesem Punkt kommt das Klima ins Spiel: Je mehr organischer Kohlenstoff in Form von Pflanzenresten oder tierischen Relikten im Sediment des Flusses gebunden wird oder von ihm im Mündungsbereich im Meeressediment abgelagert wird, desto besser ist dies für das Klima. Denn dieser Kohlenstoff ist dann für längere Zeit gespeichert und wird nicht sofort wieder von Bakterien und anderen Zersetzern zum Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) oxidiert. „Die Menge an partikulärem organischen Kohlenstoff, die langfristig begraben wird, wird dabei von der Balance von Oxidation und Erhaltung während des Transports im Fluss bestimmt“, erklären Marisa Repasch vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam und ihre Kollegen.

Wie die Form und Fließweise des Flusses dieses Gleichgewicht beeinflusst, haben Repasch und ihr Team nun am Beispiel des Rio Bermejo näher untersucht. „Der Rio Bermejo war für uns ein ideales natürliches Labor, weil er keine nennenswerten Zuflüsse hat“, erklärt ihr Kollege Dirk Sachse. Der Fluss strömt relativ isoliert von den Anden bis zu Rio Parana und bildet dabei vor allem im Tiefland unzählige Mäander. Wo wie viel organischer Kohlenstoff im Wasser transportiert, im Sediment abgelagert oder per Oxidation in CO2 umgewandelt wird, hat das Forschungsteam mithilfe von Isotopenanalysen an sechs Stellen des gut 1200 Kilometer langen Flusslaufs näher untersucht.

Auf die Mäander kommt es an

Es zeigte sich: Es sind insbesondere ungestört mäandrierende Abschnitte eines Flusses, die Sediment zusammen mit dem Kohlenstoff ablagern und ihn so langfristig stabilisieren. In den langsam fließenden Schleifen können sich die organischen Partikel an Sedimentkörnchen aus den Flussauen anlagern und werden so gebunden. Dadurch wird in diesen Flussabschnitten nur wenig Kohlenstoff vorzeitig oxidiert und damit wieder an die Atmosphäre abgegeben. Den Messungen zufolge lag die Oxidationsrate in den langsamen, mäandrierenden Flussbereichen bei rund 30,4 Tonnen Kohlenstoff pro Jahr, in den schnell dahinfließenden Flussabschnitten dagegen bei 6050 Tonnen Kohlenstoff pro Jahr.

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„Dies bedeutet, dass natürliche Flussläufe, die Raum zur Abtragung der Flussauen haben, der Atmosphäre mehr Kohlenstoff entziehen können als gerade Flussabschnitte“, erklärt Sachse. Solche langsamen, naturbelassenen Flüsse spielen daher eine wichtige Rolle als CO2-Senken im Klimasystem. Das allerdings kann sich ändern, wenn Flüsse begradigt und durch andere menschliche Eingriffe an ihrem langsam dahinmäandrieren gehindert werden: „Künstlich stabilisierte Flussläufe sind weit weniger effektive Kohlenstoffsenken“, sagt Repasch. Diese Erkenntnis kann dazu beitragen, den Beitrag der Flüsse zum CO2-Haushalt besser einzugrenzen, gleichzeitig zeigt es Möglichkeiten auf, wie die fluvialen CO2-Senken wieder reaktiviert werden könnten: „Spannend ist jetzt die Beantwortung der Frage, ob wir dem Klima helfen können, wenn wir den Flüssen wieder mehr Raum geben und die natürlichen Flussschleifen nicht behindern“, sagt Sachse.

Quelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ; Fachartikel: Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-021-00845-7

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