Studie des britischen NOC stellt die Rolle des Planktons bei der Kohlenstoffspeicherung im Ozean in Frage

Eine neue Studie unter der Leitung des britischen National Oceanography Centre (NOC) hat die Rolle einer einzigartigen Gruppe winziger mikroskopischer Pflanzen bei der Speicherung von Kohlenstoff im Ozean stark in Frage gestellt.

Kieselalgen, eine Planktonart bzw. Meeresalgen, spielen eine bedeutende Rolle bei der Aufnahme von Kohlenstoff in die Tiefe, insbesondere im Südpolarmeer, das etwa ein Drittel des im Ozean gespeicherten organischen Kohlenstoffs aufnimmt.

Kieselalgen haben ein einzigartiges, dichtes Exoskelett aus Silizium – wie kleine Glashäuser –, von dem man annahm, dass es als Ballast dient und die Algen daher leicht untergehen lässt, was wiederum für den Transport von Kohlenstoff in die Tiefsee entscheidend ist.

Doch die neue Studie, die auf Daten von zwei großen Expeditionen in die wenig erforschte Dämmerungszone des Südpolarmeers – der Region in einer Tiefe von etwa 100 bis 1.000 Metern – basiert, ergab, dass die Kieselalgenskelette in der Nähe der Meeresoberfläche verblieben, während der Kohlenstoff auf anderen Wegen in die Tiefsee gelangte.

„Der Ozean spielt eine Schlüsselrolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, da winzige, mikroskopisch kleine Pflanzen jedes Jahr Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufnehmen. Seit Jahren glaubt man, dass diese Planktongruppe – Kieselalgen – eine entscheidende Rolle beim effizienten Transport von Kohlenstoff in die Tiefsee spielt, wo er nicht mit der Atmosphäre in Kontakt kommt.

„Die überraschende Entdeckung, dass die Kieselalgenskelette in der Nähe der Oberfläche bleiben, während der Kohlenstoff bis in die Tiefsee gelangt, zwingt uns, die ökologischen Prozesse der sogenannten biologischen Kohlenstoffpumpe zu überdenken“, sagte Dr. Sari Giering, Forschungsleiterin am NOC.

Die biologische Kohlenstoffpumpe beschreibt eine Reihe von Prozessen, bei denen Plankton Kohlenstoff aus Oberflächengewässern aufnimmt und in die Tiefsee befördert. Diese natürlichen Prozesse speichern jedes Jahr Milliarden Tonnen Kohlenstoff im Ozean.

„Frühere Studien haben sich damit befasst, was auf dem Meeresboden landet. Dabei zeigte sich, dass Kohlenstoff typischerweise mit Hilfe von Ballastmaterial, wie zum Beispiel den auf Kieselsäure basierenden Skeletten von Kieselalgen, dorthin gelangt.

„Aber unsere Forschungen, bei denen wir untersucht haben, was in der Dämmerungszone passiert, bevor Kohlenstoff den Meeresboden erreicht, zeigen, dass Kieselalgen manchmal nicht so stark zur Kohlenstoffpumpe des Südpolarmeers beitragen, wie man bisher dachte. Das bedeutet, dass es in der Tiefsee unbekannte oder schlecht gemessene Prozesse gibt, über die wir mehr erfahren müssen“, fügte Dr. Giering hinzu.

Begrenzter Einfluss der Ozeanerwärmung auf die Kohlenstoffspeicherung im Südpolarmeer

Ein Meeres-Schneefänger wird eingesetzt, um Proben von Meerespartikeln im Ozean zu nehmen und den Partikelfluss beim Absinken zu messen (Quelle: NOC)

Es besteht die Befürchtung, dass die Erwärmung der Ozeane die Produktivität der Kieselalgen beeinträchtigen und dadurch die Stärke der biologischen Kohlenstoffpumpe im Südpolarmeer verringern könnte.

„Der Südliche Ozean ist anfällig für die Erwärmung des Ozeans, die die Verfügbarkeit von Nährstoffen verändern und die Kieselalgenzahlen in Zukunft verringern könnte. Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass diese Veränderungen die Stärke der Kohlenstoffspeicherung im Südlichen Ozean möglicherweise nicht so stark beeinträchtigen wie bisher angenommen.

„Andererseits gelangt Kohlenstoff immer noch in die Tiefe, sodass in der Dämmerungszone noch ungelöste Prozesse im Gange sind, über die wir mehr erfahren müssen. Das Verständnis dieser Prozesse und wie sie die Kohlenstoffaufnahme in diesem enorm wichtigen Teil des Ozeans steuern, ist entscheidend für eine genaue Vorhersage, wie die Ozeane in Zukunft Kohlenstoff speichern könnten“, sagte Hauptautor Jack Williams, ein Postgraduiertenforscher an der Universität Southampton.

Die Forschung wurde im Rahmen zweier großer NOC-geführter Initiativen durchgeführt, Controls over Ocean Mesopelagic Interior Carbon Storage (COMICS) und Carbon Uptake and Seasonal Traits in Antarctic Remineralisation Depth (CUSTARD). Diese Projekte wurden vom britischen Natural Environment Research Council (NERC) und dem

Stipendium des Europäischen Forschungsrats zur Förderung neuartiger Bildgebungstechnologien und Datenanalysen zum Verständnis der Kohlenstoffspeicherung im Ozeaninneren (ANTICS).

Im Rahmen von zwei Expeditionen, die jeweils mehr als fünf Wochen auf See dauerten, untersuchten Wissenschaftler des NOC und internationale Kollegen die Dämmerungszone an vier verschiedenen Standorten im Atlantik und Pazifik des Südpolarmeers.

Dazu gehörten eisenhaltige Gewässer rund um eine abgelegene Inselkette sowie nährstoffarme Gewässer im offenen Ozean. Das Team verwendete eine Kombination innovativer Techniken, darunter schiffsgestützte Messungen, Verankerungsanlagen und autonome Unterwassertechnologien.

Kategorien: Hydrgraphisch, Meereswissenschaften