Architektur von Kohlenstoffflüssen in Bächen und Flüssen

Bislang wurden Bäche und Flüsse vorwiegend als "pipelines" betrachtet, die Kohlenstoff von den Kontinenten in die Weltmeere transportieren. Diese gängige Ansicht wurde kürzlich revidiert, indem gezeigt wurde, dass Bäche und Flüsse einen unerwartet hohen Beitrag zum globalen Kohlenstoffkreislauf leisten. Neue Schätzungen ergaben, dass diese aquatischen Ökosysteme weltweit mehr als eine Gigatonne CO2 pro Jahr ausstoßen. In der Folge bedeutet dies, dass Bäche und Flüsse weit mehr organischen Kohlenstoff terrestrischen Ursprungs abbauen und veratmen als bislang angenommen. Dies wirft die zentrale Frage auf, wie es diesen aquatischen Ökosystemen mit relativ geringer Aufenthaltszeit gelingt organischen Kohlenstoff, der oft über Jahrzehnte in Böden lagerte, abzubauen und in CO2 umzuwandeln. Die Brisanz dieser Frage ergibt sich unter anderem aus dem globalen Klimawandel. Die Klimaveränderung führt verstärkt zur Mobilisierung von Kohlenstoff in arktischen Böden, und zu extremen Wetterereignissen und vermehrten Hochwässern in Zentraleuropa. Weiters führt eine massiv sich verändernde Landnutzung zur Reduzierung der Biodiversität in terrestrischen und aquatischen Ökosysteme. Wie sich derartige Veränderungen auf ökosystemare Funktionen und Leistungen von Bächen und Flüssen, und in der Folge auf den globalen Kohlestoffzyklus auswirken, bleibt weitgehend unerforscht. ARCARNET wird dieses Thema in einem interdisziplinären Ansatz bearbeiten, und die Architektur der Kohlenstoffflüsse in Fließgewässern in Österreich, in Costa Rica und in der Arktis mittels moderner Technologien (z.B. Metabolomik, Metagenomik, Messung von Treibhausgasen) untersuchen. Resultate dieser Untersuchungen werden in Netzwerktheorie und theoretischer Ökologie eingebettet, um die globale Dimension der Kohlenstoffflüsse erfassen zu können.

Bachökosysteme tragen unerwartet viel zu den globalen CO2 Flüssen bei. Diese Oekosysteme nehmen organisches Material aus der terrestrischen Umgebung auf und die Mikroben in Bächen können dieses Material veratmen. Dies hat als Folge die Produktion von CO2. Diese Ausgasungsflüsse sind wenig präzise quantifiziert und die Mechanismen wenig bekannt. ARCARNET hat diese Flüsse sowie zugrunde liegende mikrobielle Muster und Prozesse untersucht. Im Rahmen von dem Projekt haben wir neue globale CO2-Fluesse aus Bächen in die Atmosphäre bestimmt und in dem Zusammenhang den grenzenlosen Kohlenstoffzyklus beschrieben. Wir haben auch erstmals die Biogeochemie und mikrobielle Oekologie in Alpinen Gletschern und deren Bächen untersucht. In diesem Zusammenhang haben wir auch erste Schätzungen von organischem Kohlenstoff in Eis weltweit angestellt. Wir konnten auch nachweisen wie sich die mikrobielle Diversität in Bachnetzwerken verhält und wie sich das hydrologische Regime auf diese auswirken kann. ARCARNET hat wertvolle Beiträge zum besseren Verständnis zur Kohlenstoffbiogeochemie und mikrobiellen Oekologie in Bachnetzwerken geliefert.