Tessin

Der See – ein grosses Experimentiergefäss: Manchmal stellen Moritz Lehmanns Entdeckungen die Logik auf den Kopf

Der Cadagnosee (rechts) auf fast 2000 Meter über Meer lockt Forschende aus der ganzen Welt an.

Der Cadagnosee (rechts) auf fast 2000 Meter über Meer lockt Forschende aus der ganzen Welt an.

Moritz Lehmann besucht immer wieder die Schweizer Seen. Die Badehose ist eingepackt, aber nur «zur Sicherheit» – falls die Arbeit eine Pause erlaubt.

Diese Woche ist Moritz Lehmann wieder mal für zwei Tage ins Tessin gefahren. Im Gepäck hatte der Biogeochemie-Professor der Universität Basel diverse Probenentnahmegeräte, aber auch, falls der Arbeitsplan eine Pause zulässt, eine Badehose «zur Sicherheit». Destination: der Cadagnosee auf fast 2000 Meter über Meer in der Gemeinde Quinto.

Ein aussergewöhnliches ­Gewässer. Nahe der Oberfläche schwimmen auffallend viele ­Fische herum. Weiter unten ist das Wasser sauerstofffrei und riecht schweflig. In diesem Bereich des Sees leben keine Tiere. Nur Mikroorganismen, unter anderem die für den Cadagnosee berühmten purpurnen Schwefelbakterien, welche Teile der Wassersäule rosa färben.

Moritz Lehmann.

Moritz Lehmann.

Lehmann fährt denn auch nicht in erster Linie zum Baden immer wieder an diesen und andere Seen, sondern um zu verstehen, was sich im Innern der Gewässer abspielt. Wie das Wasser geschichtet ist, wie darin das organische Material ab­gebaut wird, wie viel von welchen Stoffen der Seegrund abgibt und aufnimmt, welche Prozesse und Mikroorganismen dafür verantwortlich sind – und wie sich das alles auf den Klimawandel auswirkt.

Seen, die bei viel Sonne eher abkühlen

Was Moritz Lehmann mit seinem Team dabei entdeckt, scheint manchmal die Logik auf den Kopf zu stellen: Es gibt Seen, die im Sommer bei intensiver Sonneneinstrahlung an der Oberfläche zwar wärmer werden, in der Tiefe aber abkühlen. Schuld daran sind Algen, die es warm mögen. Wenn von umliegenden Feldern auch noch viele Nährstoffe im Seewasser sind, vermehren sich die Algen im Sommer kräftig. Das Wasser wird trüb, das Sonnenlicht dringt weniger tief hinein, und so können die unteren Wasserschichten sogar abkühlen.

Kälteres Wasser am Seegrund bedeutet auch, dass dort pflanzliches Material weniger schnell abgebaut wird. «Es ist wie im Kühlschrank», sagt Moritz Lehmann, «dort hält sich der Salat auch länger.» Damit bleibt mehr Kohlendioxid in den Pflanzenteilen gebunden und weniger davon gelangt zurück in die Atmosphäre. Das tönt so weit nach guten Nachrichten fürs Klima. Aber leider ist es nur die halbe Geschichte.

Das viele Methan aus der Tiefe

Wenn Wissenschafterinnen und Wissenschafter um Lehmann auf einem Boot einen See befahren, entnehmen sie meist Wasserproben aus verschiedenen Tiefen. Mittels einer Winde lassen sie an einem Stahlseil eine offene Schöpf­flasche hinunter, die sich in einer bestimmten Tiefe automatisch verschliesst. Die Proben unter­suchen sie später im Labor der Universität Basel. Sie bestimmen zum Beispiel, wie viel Sauerstoff das Wasser enthält, wie viel Chlorophyll, wie viel Salz – und wie viel Treibhaus­gase wie zum Beispiel Lachgas oder Methan.

Methan ist ein weit stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Zu reden gibt meist das Methan aus der Viehhaltung. Doch auch aus Seen und Sumpfgebieten gelangt dieses Treibhausgas in die Luft. Den Prozessen, die dahinter stecken, gehen die Wissenschafterinnen und Wissenschafter um Moritz Lehmann auf den Grund. Und dabei zeigte sich wiederum etwas Erstaunliches: Ausgerechnet jene Seen, deren tiefe Wasserschichten sich unter verstärkter Sonneneinstrahlung abkühlen, könnten besonders viel Methan produzieren und potenziell an die Atmosphäre abgeben.

Wegen der grossen Temperaturunterschiede sind die Wasserschichten vergleichsweise stabil und werden nur wenig durchmischt. So gelangt kaum Sauerstoff in die tieferen Schichten. Der Sauerstoffmangel führt dazu, dass das pflanzliche Material auf dem Seegrund fermentiert und dabei eben das Treibhausgas Methan freisetzt. «In der Summe geben Seen in einem wärmeren Klima tendenziell mehr Treibhausgase ab», zieht Lehmann Bilanz.

Beim Blick auf die Weltkarte sind aber die Seen verschwindend klein im Vergleich zur Landfläche und vor allem zum Meer. Spielt das fürs Klima überhaupt eine Rolle? Lehmann sagt: «Weltweit tragen Seen und Flüsse ca. 20 Prozent zu den natür­lichen Methanemissionen bei. Das Meer hat einen deutlich kleineren Anteil.»

Der Effekt, dass sich ein Gewässer an der Oberfläche erwärmt und in der Tiefe abkühlt, zeige sich vor allem in flachen Seen, nicht in den meist tiefen Schweizer Seen. Überhaupt sei der Beitrag der Schweizer Seen für den Klimawandel vernachlässigbar. Trotzdem eignen sie sich für Lehmanns Forschung. «Sie sind für uns grössere Experimentiergefässe.»

Die Vielfalt an Seen ist gross. Manche leiden ganzjährig unter Sauerstoffmangel, andere saisonal. Die einen sind tief, die anderen seicht. Oft ist sein Team auf dem Luganersee unterwegs, der 287 Meter Tiefe erreicht. Aber auch den 21 Meter tiefen Cadagnosee im Val Piora oberhalb von Quinto besuchen sie immer wieder. Sie sind nicht die einzigen – der Bergsee lockt Forschende aus der ganzen Welt an.

Und wohin geht das Methan in der Tiefe?

Diesmal hat das Team um Moritz Lehmann Bohrkern­rohre in den Seegrund gesteckt, um Sedimentproben rauszuholen. Sie wollen untersuchen, was mit dem Methan passiert, welches sich in grossen Mengen in den Sedimenten des Cadagnosees ansammelt. Denn was im Gewässer passiert, ist ein Zusammenspiel: Stoffe gelangen vom Wasser in die Seesedimente und umgekehrt. So sorgen im Cadagnosee salzreiche Quellen dafür, dass die unterste Wasserschicht besonders schwer ist und sich kaum mit dem rest­lichen Wasser durchmischt. Es entsteht eine besondere Gewässerchemie, welche die Lebensgrundlage für unterschiedlichste Mikroorganismen bildet.

Nach und nach lüften die Forschenden also die Geheimnisse dieses speziellen Sees. Und führen damit die Arbeit weiter, die ein Student namens Felix-Ernest Boucart vor über hundert Jahren begonnen hatte. «Es wäre sehr interessant, an diesem sonderbaren See eingehende Studien durchzuführen», schrieb dieser 1906 in seiner Abschlussarbeit an der Universität Genf. An den Klimawandel musste er dabei aber noch nicht denken.

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