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Eisendüngungsexperimente im Ozean

erstellt von rduechting zuletzt verändert: 19.07.2012 11:32

Ein internationales Forscherteam stellt in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature die Ergebnisse eines Ozean-Eisendüngungsexperimentes (EIFEX) aus dem Jahr 2004 vor. Anders als im LOHAFEX-Experiment aus dem Jahr 2009 konnte bei EIFEX gezeigt werden, dass größere Mengen Kohlenstoff aus einer induzierten Algenblüte auf den Meeresgrund absinken. Die nach intensiver Auswertung nun veröffentlichten Ergebnisse liefern einen wertvollen Beitrag zum besseren Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs.

Das Forschungsschiff POLARSTERN im September 2004 (Foto: Alfred-Wegener-Institut).Ein internationales Forscherteam hatte im Frühjahr 2004 (also im Spätsommer auf der Südhalbkugel) von Bord des Forschungsschiffes Polarstern einen Teil eines stabilen Ozeanwirbels im Südpolarmeer mit gelöstem Eisen gedüngt und so eine Blüte von einzelligen Algen (Phytoplankton) angeregt. Im Anschluss hatten die Wissenschaftler fünf Wochen lang die Entwicklung der Phytoplankton-Blüte vom Beginn der Blüte bis zum Absterben verfolgt. Dabei gelang ihnen der Nachweis, dass sich in den durchmischten oberen Wasserschichten bis zu einer Tiefe von 100 Metern eine große Blüte ausbildete. Die maximale Biomasse war mit einem Spitzenwert von 286 Milligramm Chlorophyllgehalt pro Quadratmeter höher als in den Blüten, die in den bisherigen zwölf Eisendüngungsexperimenten hervorgerufen worden waren. Dies ist besonders bemerkenswert, weil die EIFEX-Blüte sich in einer durchmischten Wasserschicht bis 100 Meter Tiefe entwickelte, was viel tiefer ist als die bisher angenommene Untergrenze für die Entwicklung von Algenblüten, so die Autoren um Prof. Dr. Victor Smetacek und Dr. Christine Klaas vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft.

Die Kieselalgenart Chaeotceros atlanticum besteht aus Zellketten mit vier Stacheln an jeder Zelle (Foto: Marina Montresor, SZN/AWI).Die Blüte bestand hauptsächlich aus Kieselalgen (Diatomeen), eine Algengruppe, welche gelöstes Silikat benötigt, um ihre Schalen zu bilden. Es ist bekannt, dass Kieselalgen am Ende der Blüte größere, schleimige Aggregate formen, die schnell in die Tiefe sinken. „Wir konnten nachweisen, dass über 50 Prozent der Planktonblüte mehr als 1000 Meter tief absanken. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil des Kohlenstoffs der Algenblüte über Zeitskalen von mehr als hundert Jahren im tiefen Ozean und in den Sedimenten am Meeresboden gespeichert werden kann“, sagt Smetacek.

Diese Ergebnisse stehen im Gegensatz zu denen des LOHAFEX-Experimentes, das im Jahr 2009 durchgeführt worden war. Bei LOHAFEX waren im gedüngten Meereswirbel aufgrund anderer Nährstoffverhältnisse, speziell durch das Fehlen von gelöstem Silikat,  kaum Kieselalgen gewachsen. Stattdessen bestand die Planktonblüte aus anderen Algenarten, die jedoch keine schützende Schale besaßen und leichter von Zooplankton gefressen wurden. „Dies zeigt, wie unterschiedlich Organismengemeinschaften auf die Zugabe von Eisen im Ozean reagieren können“, sagt Dr. Christine Klaas. „Von den Laboranalysen und der weiteren wissenschaftlichen Auswertung der LOHAFEX-Daten erwarten wir ein ähnlich detailliertes Verständnis der Umsetzungswege von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Ozean und Meeresgrund“, ergänzt Prof. Dr. Wolf-Gladrow, der Leiter des Fachbereichs Biowissenschaften am Alfred-Wegener-Institut, der ebenfalls an der Nature-Studie beteiligt ist.

Kieselalge Chaetoceros atlanticus (Foto: Marina Montresor, SZN/Alfred-Wegener-Institut).Eisen spielt im Klimasystem eine wichtige Rolle und wird in vielen biochemischen Prozessen wie zum Beispiel der Photosynthese benötigt. Es ist somit ein essentielles Element für die biologische Produktion im Meer und damit für die CO₂-Aufnahme aus der Atmosphäre. In den vergangenen Eiszeiten war die Luft kälter und trockener als heute und mit dem Wind wurde mehr eisenhaltiger Staub von den Kontinenten in den Ozean eingetragen. Die Versorgung der Organismen im Meer mit Eisen war daher während der Eiszeiten höher. Mit einem Eisendüngungsexperiment wird dieser natürliche Vorgang unter kontrollierten Bedingungen nachgestellt.

„Solche kontrollierten Eisendüngungsexperimente im Ozean ermöglichen es uns, Hypothesen zu testen und Prozesse zu quantifizieren, welche nicht im Labor untersucht werden können. Diese Ergebnisse verbessern unser Verständnis der für den Klimawandel wichtigen Prozesse im Meer“, sagt Smetacek. Und als Antwort auf die Frage, warum vom Experiment bis zur Publikation in Nature so viel Zeit vergangen sei, sagt er:  „Die Kontroverse über Eisendüngungsexperimente hat dazu geführt, dass unsere Ergebnisse vor ihrer Veröffentlichung sehr sorgfältig begutachtet wurden.“


Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven, Juli 2012