Grüne Blüte unter dem Eis

Gebiete des Arktischen Ozeans, in denen es zu Blüten von Phytoplankton kommen kann. (Grafik: Christopher Horvat)

Der Klimawandel nagt am arktischen Meereis. Die einst dicken Eisschichten werden immer dünner. Dieser Trend ebnet offenbar den Weg für unerwartetes Leben: Weil mehr Sonnenlicht durch die gefrorene Masse dringt, breitet sich unter dem Eis zunehmend Phytoplankton aus. Modellberechnungen zeigen, dass solche Algenblüten womöglich bereits seit Jahren zum Alltag in der Arktis gehören. Ihre Rolle für das Klima und das arktische Ökosystem könnte somit drastisch unterschätzt worden sein.

Phytoplankton spielt für das Ökosystem Ozean eine entscheidende Rolle: Die winzigen Algen und Cyanobakterien leben in den lichtdurchfluteten Zonen der Weltmeere und treiben dort biologische, chemische und geologische Kreisläufe an. So nehmen die Organismen zum Beispiel Kohlendioxid zur Photosynthese auf und geben Sauerstoff in die Atmosphäre ab. Sobald sie absterben und zu Boden sinken, verfrachten sie einen guten Teil des aufgenommenen Treibhausgases in die Tiefen des Ozeans - und regulieren so das Klima. Zudem bildet das Plankton mit seinem Wachstum und Zerfall die Basis des marinen Nahrungsnetzes.

Die Vermehrung der kleinen Organismen nimmt in regelmäßigen Abständen fast schon dramatische Ausmaße an. Das Plankton ist dann als grüne, blaue oder rote Algenblüte auf der Meeresoberfläche zu erkennen. Auch in der Arktis tritt das massenhafte Wachstum jedes Jahr auf - immer dort, wo sich das Eis zurückzieht. Solange Eisschichten das Nordpolarmeer bedecken, ist von Photosynthese abhängiges Leben dagegen unmöglich. Denn durch das Eis dringt nicht genügend Sonnenlicht. Nie wären Wissenschaftler deshalb auf die Idee gekommen, nach einer Algenblüte unter dem Eis Ausschau zu halten. Im Juli 2011 entdeckten sie jedoch genau das: Mengen von Phytoplankton in einer vollständig mit Eis bedeckten Region der Tschuktschensee. Seitdem rätseln Experten über die Frage: War diese Beobachtung ein Einzelfall - oder haben sich die Bedingungen in der Arktis inzwischen so gewandelt, dass solche Algenblüten häufiger möglich werden? So könnte etwa dünner werdendes Eis ein Grund für das seltsame Phänomen sein.

Optimale Lichtverhältnisse

Auf die Suche nach einer Antwort haben sich nun Christopher Horvat von der Harvard University in Cambridge und seine Kollegen gemacht. Mithilfe von Modellberechnungen analysierten die Forscher, wie sich die Lichtverhältnisse unter dem arktischen Eis im Laufe der vergangenen drei Jahrzehnte verändert haben. Dabei berücksichtigten sie auch die Entstehung sogenannter Schmelzteiche - Wasseransammlungen, die sich durch schmelzenden Schnee und Eis in wärmeren Monaten auf der Eisfläche bilden und mehr Licht hindurchlassen. Das Ergebnis: Algenblüten wie in der Tschuktschensee scheinen in der Arktis von heute zum Alltag zu gehören - und das bereits seit zwanzig Jahren. Besonders stark könnte das Wachstum des Phytoplanktons den Berechnungen zufolge in den letzten zehn Jahren geworden sein. Jedes Jahr im Juli herrschen in nahezu 30 Prozent der arktischen Region die optimalen Lichtbedingungen für eine Algenblüte unter dem Eis, berichten die Wissenschaftler. Vor zwanzig Jahren war das noch nicht der Fall.

Die treibende Kraft hinter dieser Entwicklung ist für Horvats Team eindeutig die globale Erderwärmung, die das Eis in der Arktis zunehmend dünner werden lässt. Das Auftreten von Schmelzteichen verstärkt diesen Effekt noch. Ob die veränderten Lichtbedingungen tatsächlich zu mehr Phytoplankton geführt haben, müssten nun weitere Analysen bestätigen, so die Forscher. Nicht bei ihren Berechnungen beachtet haben sie zum Beispiel die Nähstoffverteilung unter dem Eis. Doch auch diese ist neben dem Licht ein wichtiger Faktor für die Vermehrung der winzigen Organismen. Bestätigen sich die Ergebnisse jedoch, muss die Rolle des Planktons für das Klima und das arktische Ökosystem neu bewertet werden - auch mit Blick auf die Zukunft: "Prognosen gehen davon aus, dass das Meereis der Arktis künftig noch dünner wird. Das heißt, dass Phytoplankton-Blüten noch häufiger werden könnten", schließt das Team.

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