Massive Konzentrationen alten gelösten organischen Kohlenstoffs aus Yedoma-Tau in Seen in Sibirien

Verborgener Kohlenstoff in auftauenden arktischen Seen

Mit der Erwärmung der Arktis beginnt uraltes Erdreich, das zehntausende Jahre gefroren war, zu tauen. In Sibirien speichert dieser gefrorene Boden — Permafrost genannt — enorme Mengen alten organischen Kohlenstoffs. Wenn der gefrorene Untergrund zusammenbricht und Seen entstehen, befürchten Wissenschaftler, dass dieser lang gespeicherte Kohlenstoff rasch in Treibhausgase umgewandelt und in die Atmosphäre freigesetzt werden könnte. Diese Studie untersucht Seen in Zentraljakutien, Ostsibirien, um herauszufinden, wie viel alten Kohlenstoff tatsächlich freigesetzt wird, in welcher Form er im Wasser vorkommt und wie viel davon als Kohlendioxid oder Methan entweicht.

Verschiedene Arten arktischer Seen

Das Forschungsteam konzentrierte sich auf ein Netzwerk kleiner Seen im Einzugsgebiet des Syrdakh-Bachs, einer Region, die von eisreichem „Yedoma“-Permafrost unterlagert ist und sich in der letzten Eiszeit gebildet hat. Sie untersuchten vier Hauptseentypen. Junge Thermokarstseen sind seit den 1950er-Jahren entstandene Tümpel, wo der Boden eingeknickt ist, weil das darin enthaltene Eis schmilzt. Ältere „Alas-Seen“ liegen in breiten, flachen Becken, die vor Tausenden von Jahren durch Permafrostauftau entstanden sind. Einige dieser Becken sind jetzt mit Bächen und Flüssen verbunden, andere sind isoliert. Eine vierte Kategorie, thermokarst-modifizierte Alas-Seen, sind alte Becken, deren Ufer erneut auftauen, wobei frische Rutschungen von schlammigem, eisreichem Boden ins Wasser gleiten. Das Team entnahm außerdem Schmelzwasser direkt aus einem aktiven Auftau-Rutsch, um die Signatur frisch aufgetauten Permafrostkohlenstoffs zu erfassen.

Enorme Lasten gelösten Kohlenstoffs

Über alle Seentypen und Jahreszeiten war der Großteil des organischen Kohlenstoffs im Wasser gelöst und nicht partikulär. In vielen Seen waren die Konzentrationen gelösten organischen Kohlenstoffs außergewöhnlich hoch — zu den höchsten, die jemals für arktische Seen berichtet wurden — insbesondere in jungen Thermokarstseen und in Alas-Seen, die derzeit durch neues Auftauen an ihren Ufern gestört werden. Durch Messung des Radiokohlenstoffgehalts konnten die Forschenden alten, aus dem Permafrost stammenden Kohlenstoff von jüngeren organischen Stoffen unterscheiden. Sie fanden heraus, dass bis zu drei Viertel des gelösten Kohlenstoffs in jungen Thermokarstseen und thermokarst-modifizierten Alas-Seen aus altem Permafrost stammten und Altersangaben von mehreren tausend Jahren aufwiesen. Im Gegensatz dazu dominierten in verbundenen Alas-Seen und ungestörten Alas-Seen modernere, kürzlich gebundene Kohlenstoffquellen.

Alter Kohlenstoff sammelt sich an, neuer Kohlenstoff treibt die Gase

Um zu verstehen, was mit diesem gelösten Kohlenstoff geschieht, bestimmte das Team das Alter des Kohlenstoffs in Sedimentblasen aus Kohlendioxid und Methan, die vom Seeboden aufsteigen. Sie entdeckten, dass zwar alter Permafrostkohlenstoff zu einem Teil des freigesetzten Kohlendioxids beiträgt, aber das meiste Methan — und ein großer Teil des übrigen Kohlendioxids — aus frischem organischen Material stammt, das in den Seen selbst produziert wird, etwa von Algen und Wasserpflanzen. Die Methanblasen waren radiokohlenstofftechnisch größtenteils „modern“, das heißt, sie wurden aus Kohlenstoff gebildet, der erst seit Jahrzehnten bis höchstens einigen Jahrhunderten im System ist. Gleichzeitig akkumuliert ein großer Pool alten gelösten organischen Kohlenstoffs einfach im Wasser, anstatt vollständig abgebaut zu werden.

Warum manche Seen alten Kohlenstoff abgeben und andere nicht

Die Studie zeigt außerdem, dass die Geschichte eines Sees und seine Wasserverbindungen stark steuern, wie alter Kohlenstoff sich bewegt. Isolierte junge Thermokarstseen und thermokarst-modifizierte Alas-Seen erhalten starke Zuflüsse alten gelösten Kohlenstoffs von auftauenden Ufern und vom zusammenbrechenden Seeboden. Weil diese Seen flach sind, oft von Flüssen getrennt und intensiver Sommerverdunstung ausgesetzt sind, konzentrieren sich gelöste Substanzen und werden nicht leicht weggespült. Verbundene Alas-Seen, die Wasser mit Bächen austauschen, verhalten sich eher wie Flüsse: Sie werden hauptsächlich von modernem Kohlenstoff aus der Oberflächenvegetation gespeist, haben niedrigere gelöste Kohlenstoffwerte und exportieren wenig alten Permafrostkohlenstoff.

Was das für Klima-Rückkopplungen bedeutet

Für Nichtfachleute mit Interesse am Klimawandel lautet die Kernbotschaft: Das Auftauen von Yedoma-Permafrost setzt tatsächlich sehr alten Kohlenstoff in sibirische Seen frei, doch ein großer Teil davon bleibt gelöst im Wasser und wird nicht sofort zu Treibhausgasen. Kohlendioxidemissionen aus jungen Thermokarstseen enthalten einen alten Anteil und verstärken daher die Erwärmung, während Methanemissionen offenbar hauptsächlich durch neues Pflanzenwachstum und nicht durch eiszeitlichen Kohlenstoff gespeist werden. Die Entstehung dieser Seen ist dennoch klimarelevant, weil sie vormals bewaldetes Land, das Kohlenstoff speicherte, in Feuchtgebiete verwandeln, die ihn freisetzen. Mit zunehmender Erwärmung und mehr Niederschlag könnten weiteres Auftauen, mehr Seebildung und veränderte Wasserläufe in der Arktis nach und nach noch mehr alten Kohlenstoff aus dem Boden in die Luft verlagern.

Zitation: Ollivier, S., Séjourné, A., Hatté, C. et al. Massive concentrations of old dissolved organic carbon from Yedoma thaw in lakes in Siberia. Commun Earth Environ 7, 200 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03229-0

Schlüsselwörter: Permafrostauftau, Thermokarstseen, gelöster organischer Kohlenstoff, arktische Treibhausgase, Yedoma Sibirien