Pockmark formation and methane emission in Lake Constance
Final Report Abstract
In unmittelbarer Beziehung zu einem Forschungsprojekt der Internationalen Gewässerschutzkommission für den Bodensee (IGKB) wurde eine detaillierte Untersuchung des Seebodens durch hydroakustische und Fächerecholot-Analyse durchgeführt. Insgesamt 2.600 Pockmarks und etwa 19.000 Gasfahnen wurden gefunden, die sich überwiegend im östlichen Teil des Sees befinden, zumeist im Depositionsfächer des Alpenrheins, aber auch entlang der nördlichen und südlichen Uferhänge. Die meisten aktiven Pockmarks setzten Gas in die Wassersäule frei, welches in erster Linie aus Methan bestand, mit Spuren von höheren Kohlenwasserstoffen. Der δ13C-Wert dieses Methans (-73.9‰) charakterisierte dieses Gas eindeutig als biogen. Mit Hilfe von 14C-Analysen der Gasproben wurde ein Alter von 1.100 – 3.800 Jahren festgestellt. Die Gasfreisetzung durch die Blasenströme innerhalb der Pockmarks war sehr variabel und lieferte an einigen Standorten 8 – 17 l Gas pro Stunde. Das Methan reicherte sich in der Wassersäule über den Pockmarks an und die Methankonzentration in diesem Wasserkörper war 2 – 3 Größenordnungen höher als an Kontrollstandorten. Die Anzahl Methan-oxidierender Bakterien in Wasserproben über den Pockmarks war signifikant höher als an den Kontrollstandorten. Die Zusammensetzung der Organismengemeinschaften unterschied sich auch qualitativ, wie der Vergleich der pmoA-Gen-Sequenzen zeigte. In Mikrokosmos-Experimenten mit 13C-markiertem Methan wurden spezifische Gemeinschaften von Methanoxidierern angereichert. Der markierte Kohlenstoff konnte auch in der 18S rRNA aus Sedimentproben nachgewiesen werden und fand sich u.a. in der Amöben-Gattung Korotnevella wieder. Bei den benthischen Makroinvertebraten zeigten Oligochaeten und Chironomiden δ13C-Kohlenstoff-Signaturen, die deutlich niedriger lagen als entsprechendes Material von Kontrollstandorten, was auf eine substantielle Nutzung von methanotrophen Bakterien durch diese Organismen hinweist. Offensichtlich wird das von den Pockmarks freigesetzte Methan im Benthos und im Pelagial von einer spezifischen methanotrophen Bakteriengemeinschaft effizient genutzt, und zumindest im Benthos wird dieser Kohlenstoff auch an höhere trophische Stufen weitergegeben.
Publications
- (2015). "Assessment of the radio 3H-CH4 tracer technique to measure aerobic methane oxidation in the water column". Limnology and Oceanography: Methods 13(6): 312-327
Bussmann, I., A. Matousu, R. Osudar and S. Mau
(See online at https://doi.org/10.1002/lom3.10027) - (2015). Hydrography of water column, methane, and methane oxidation rates at two time series stations in Lake Constance
Bussmann, I. and M. Wessels
(See online at https://dx.doi.org/10.1594/PANGAEA.854468)
