Grundwasser ist nicht nur eine wichtige Ressource für unser Trinkwasser, die Grundwasserleiter spielen vor allem in der Nähe von Küsten und Gewässern eine Rolle als Transportadern für Spurenelemente und Nährstoffe. Ähnlich wie Flüsse das oberirdisch abfließende Regenwasser und seine Inhaltsstoffe sammeln und ins Meer schwemmen, strömt auch Grundwasser unterirdisch vom Land in Richtung Meer. “Das Grundwasser ist das größte aktive Reservoir im globalen Wasserkreislauf”, erklären Craig Connolly von der University of Texas in Austin und seine Kollegen. “Seine Bewegung vom Land ins Meer repräsentiert eine bedeutende Quelle von Süßwasser und Nährstoffen für küstennahe ökologische und biogeochemische Prozesse.” Doch ausgerechnet für eine besonders sensible Region ist der Beitrag dieses Grundwassereinstroms ins Meer bislang kaum erfasst: für die Arktis. Dort liegen im Permafrost große Mengen an organischem Kohlenstoff und anderen Nährstoffen in Form von gefrorenen Pflanzenresten und Tierkadavern konserviert. Typischerweise taut von diesem Boden nur im Sommer eine kleine, oberflächliche Schicht auf, der Rest bleibt gefroren.
Unterirdischer Stoffstrom
Das Grundwasser in den arktischen Gefilden liegt größtenteils unterhalb von Bodenschichten, die das gesamte Jahr hindurch gefroren bleiben. Deshalb ist bislang nur in Teilen geklärt, wie viel Wasser und organisches Material aus den oberen Schichten bis in die Grundwasserleiter einsickert – und wie viel davon unterirdisch in den küstennahen Ozean gelangt. Dies haben nun Connolly und sein Team am Beispiel eines Küstenstreifens der Beaufort-See in Alaska untersucht. Für ihre Studie nahmen sie im Sommer und Spätsommer an verschiedenen Stellen Boden- und Wasserproben, die sie auf ihren Nährstoffgehalt und auf die enthaltenen Kohlenstoff-Isotope hin analysierten. Zudem führten sie Laborexperimente zur Durchlässigkeit und dem Nährstofftransport innerhalb der Böden durch.
Dabei zeigte sich: Entgegen den Annahmen enthält das arktische Grundwasser nicht nur organische Substanzen aus den oberflächennahen, im Sommer angetauten Schichten des Permafrosts. Es nimmt auch Nährstoffe aus tieferen hunderte bis tausende Jahre alten Schichten auf. “Das unterstreicht die Annahme, dass ein signifikanter Anteil der organischen Inhaltsstoffe im Grundwasser unter dem Permafrost aus tieferen Bodenschichten stammt”, sagen die Forscher. Diese gelösten Substanzen gelangen dann mit dem unterirdischen Grundwasserabfluss bis in die küstennahen Meeresgebiete. Dieser Einstrom macht einen überraschend großen Anteil des gesamten Nährstoffeinstroms ins arktische Meer aus, wie Connolly und sein Team ermittelten. “Die Konzentrationen liegen mit 1,35 Milligramm Kohlenstoff pro Liter und 0,1 Gramm Stickstoff pro Liter um ein bis zwei Größenordnungen höher als der Einstrom durch nahegelegene Flüsse im gleichen Zeitraum”, berichten sie.
