Zwischen Wasser und Land besteht ein permanenter Austausch von CO₂, doch dieser Kohlenstoffkreislauf wird durch die von Menschen verursachten Emissionen massiv durcheinandergebracht.

Eine besondere Rolle im Kohlenstoffkreislauf spielen Fließgewässer: Mit rund zwei Gigatonnen CO₂, die pro Jahr an die Atmosphäre abgegeben werden – das ist so viel wie ein Drittel der Emissionen, die durch Landwirtschaft anfallen –, sind Flüsse und Bäche ein Hotspot für CO₂-Emissionen.

Die Mechanismen wie, wann und wie viel genau in die Atmosphäre gelangt, beschäftigt Forschende weltweit, etwa die Arbeitsgruppe Carbocrobe am Wasser-Cluster Lunz, einer Forschungseinrichtung von Donau-Universität Krems, Universität Wien und Universität für Bodenkultur Wien.

Ein Teilaspekt davon steht im Zentrum der Masterarbeit von Theresa Reichenpfader: "Forscher aus ganz Europa haben bereits herausgefunden, dass die größten Mengen an CO₂ in der Nacht abgegeben werden – eine Menge, die ungefähr um 39 Prozent größer ist als am Tag", sagt Reichenpfader. Für ihre Forschung erhebt sie Daten an verschiedenen Bächen in Niederösterreich und der Steiermark.

Dafür werden Sensoren direkt über der Wasseroberfläche angebracht. Der Sensor selbst ist in einer auf dem Wasser treibenden Kammer montiert, in dem es zu einem Ausgleich zwischen dem Wasser selbst und dem Hohlraum der Kammer kommt. So werden alle fünf Minuten die CO₂-Konzentration im Wasser und die Temperatur gemessen. Zusätzlich nehmen die Forschenden weitere Daten auf wie den Sauerstoffgehalt des Wassers, die Strömungsgeschwindigkeit oder Abflussmenge.

Photosynthese

Zu tun haben diese hohen nächtlichen Emissionen vermutlich mit der Photosynthese, die wiederum von der Sonneneinstrahlung abhängt. "In der Nacht ist es dunkel, es findet keine Photosynthese statt, und die Algen im Gewässer nehmen kein CO₂ auf", sagt die Biochemikerin. Dadurch ist die CO₂-Konzentration im Wasser in der Nacht größer. Auch die Jahreszeiten spielen deshalb eine Rolle, da Sonneneinstrahlung und Temperaturen im Sommer selbstverständlich höher sind.

Warum aber einige Fließgewässer davon stärker betroffen sind als andere, ist noch nicht gänzlich geklärt. "Wir wissen zum Beispiel nicht, ob diese CO₂-Dynamik nur vom Metabolismus der Biofilme verschiedener Organismen getrieben ist, oder ob auch andere Umwelteinflüsse wie Unwetter oder Klimaveränderungen eine Rolle spielen", sagt Reichenpfader.

Relevanz und Aktualität hat ihre Arbeit allemal: Nur wenn man genau wisse, woher CO₂-Emissionen kommen, könne man der Klimakrise auch entsprechend begegnen. Der hohe Kohlenstofffluss in Fließgewässern spielt dabei eine besondere Rolle.

Reichenpfader selbst möchte unbedingt in der Forschung bleiben. Noch studiert sie Biochemie an der Universität Graz. Der Weg an den Wasser-Cluster Lunz war für sie dabei naheliegend: "Ich bin im angrenzenden Mariazell aufgewachsen und wohne jetzt in Wildalpen – also kannte ich die Forschungsstation schon länger. Eine Masterarbeit in meiner Heimatregion zu machen ist ein Traum. Vor allem auch, weil ich dabei in der Natur sein kann." (Katharina Kropshofer, 3.10.2021)