Das glaube ich nicht
Atmosphärischer Staub, der sich auf der Meeresoberfläche ablagert, spielt offenbar eine wichtige Rolle für die Ernährung der Ökosysteme des Ozeans. Anhand von Satellitendaten und Modellierungen zeigt eine Studie, dass der Staub das Wachstum von Phytoplankton fördert, der die Nahrungsgrundlage für alle marinen Organismen bildet. Damit liefert der atmosphärische Staub einen ergänzenden Beitrag zu Nährstoffen, die durch die Durchmischung der Ozeane aus der Tiefe an die Oberfläche befördert werden. Angesichts des Klimawandels gehen die Forschenden allerdings davon aus, dass sich dieser Einfluss zukünftig ändern wird.
Die Ozeane spielen eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Kohlendioxid aus der Atmosphäre löst sich im Wasser und wird dort von Phytoplankton bei der Photosynthese in organische Stoffe umgewandelt. Diese sinken zum Teil zum Meeresgrund, wo sie eine der wichtigsten Kohlenstoffsenken der Welt bilden. Durch die Durchmischung gelangen zudem Nährstoffe aus der Tiefe der Ozeane wieder an die Oberfläche, wo sie wiederum zum Wachstum von Phytoplankton beitragen. Zusätzlich zu den Nährstoffen aus der Tiefe nutzt das Phytoplankton auch Nährstoffe vom Land, die vom Wind aufgewirbelt oder bei Vulkanausbrüchen in die Luft geschleudert werden. Der Beitrag dieses atmosphärischen Staubs war bislang allerdings schwer abzuschätzen.
Ozeanfarbe gibt Aufschluss über Phytoplankton
Ein Team um Toby Westberry von der Oregon State University hat nun erstmals diese Einflüsse global quantifiziert. „Bodenpartikel, die über Land in die Atmosphäre aufgewirbelt werden, können über Tausende von Kilometern über das Meer geweht werden, bevor sie schließlich an der Oberfläche abgelagert werden, wo sie die Photosynthese und das Planktonwachstum anregen können“, erklärt Westberry. „Anhand moderner Beobachtungsdaten haben wir auf globaler Ebene gezeigt, dass die Nährstoffe, die dabei transportiert werden, eine Reaktion in der Biologie des Oberflächenozeans hervorrufen.“
Anhand von Satellitenbildern analysierten die Forschenden die Färbung der Ozeane und zogen daraus Rückschlüsse auf die Dichte und Gesundheit des Phytoplanktons. Eine grünliche Färbung deutet auf reichlich vorhandene, gesunde Phytoplanktonpopulationen mit hohem Chlorophyllgehalt hin. Blaues Wasser dagegen findet sich in Regionen, in denen nur wenig Phytoplankton vorhanden ist, der oft unzureichend mit Nährstoffen versorgt ist und daher nur wenig Chlorophyll enthält. Diese Daten kombinierten sie mit Modellierungen zu Staubtransport und -ablagerungen. „Es ist schwierig zu bestimmen, wie viel Staub im Ozean abgelagert wird, da ein Großteil der Ablagerung während Regenfällen erfolgt, wenn Satelliten den Staub nicht sehen können“, erklärt Co-Autorin Lorraine Remer von der University of Maryland in Baltimore. „Deshalb haben wir auf ein Modell zurückgegriffen.“ Dieses validierten sie durch verfügbare Beobachtungsdaten.
Einfluss abhängig von der geografischen Breite
Es zeigte sich: Je nach Herkunftsregion des Staubes bringt dieser unterschiedliche Anteile der relevanten Nährstoffe Eisen, Phosphor und Stickstoff mit sich. Damit hat er jeweils unterschiedliche Einflüsse auf das Wachstum des Photoplanktons. Doch neben der Zusammensetzung des Staubs selbst spielen auch die Umweltbedingungen an seinem Ankunftsort eine wichtige Rolle. So stellte das Forschungsteam fest, dass der Staub in äquatornahen Regionen vor allem die Gesundheit des Phytoplanktons verbessert, nicht aber die Menge. „Dieses Ergebnis steht im Einklang mit dem derzeitigen Verständnis von Plankton-Ökosystemen in niedrigeren Breiten“, erklärt das Team. Da die Ökosysteme in diesen Regionen meist recht stabil sind, besteht ein enges Gleichgewicht zwischen Phytoplankton und seinen Konsumenten. Entsteht also durch erhöhte Nährstoffverfügbarkeit mehr Phytoplankton, wird die neue Produktion schnell verzehrt.
„Im Gegensatz dazu ändern sich die Wachstumsbedingungen in höheren Breiten im Laufe der Jahreszeiten ständig, und diese Variabilität sorgt für eine stärkere Entkopplung zwischen der Vermehrung des Phytoplanktons und den Verlustraten“, so die Autoren. Tatsächlich stellten sie fest, dass Staubablagerungen in höheren Breiten zu einer Erhöhung der Biomasse von Phytoplankton führten.
Wechselwirkung zwischen Ozean und Klima
Das Forschungsteam schätzt, dass die Ablagerung von Staub auf der Ozeanfläche dafür sorgt, dass im Rahmen der Primärproduktion des Phytoplanktons rund 255 Millionen Tonnen Kohlenstoff zusätzlich umgesetzt werden. Dies entspricht einem Anteil von 4,5 Prozent an der globalen Kohlenstoffsenke. „Die regionalen Schwankungen dieses Beitrags können viel höher sein und bei 20 bis 40 Prozent des jährlich aus dem Oberflächenozean exportierten partikelförmigen Kohlenstoffs liegen“ berichten Westberry und sein Team. Damit trägt der atmosphärische Staub im Ozean dazu bei, den CO2-Gehalt in der Atmosphäre zu regulieren, der wiederum ein wichtiger Faktor für die globale Erwärmung ist. „Wir gehen davon aus, dass sich diese Verbindung zwischen der Atmosphäre und den Ozeanen mit der weiteren Erwärmung des Planeten verändern wird“, so Westberry. Die in der Studie etablierten Methoden können dabei helfen, diese Änderungen nachzuvollziehen.
Quelle: Toby Westberry (Oregon State University, Covallis, USA) et al., Science, doi: 10.1126/science.abq5252
