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Meeresforschung: Hand in Hand

Sie brauchen nicht viel zum Leben, aber auch davon haben sie manchmal nicht genug: Für das Phytoplankton der offenen Ozeane ist der Esstisch oft mager gedeckt. Werden Nährstoffe zugefüttert, blühen sie regelrecht auf. Aber wer ist das entscheidende Salz in der Meersuppe?
FS MeteorLaden...
Ausgerechnet die trockene, wüste Sahara bringt den Weiten des Atlantiks Leben. Denn mit dem Wind verfrachteter Staub düngt die westlich gelegenen Regionen in den Tropen und Subtropen mit wertvollen Nährstoffen, darunter vor allem Eisen – jenes Element, in das viele Klimaforscher so große Hoffnung setzen: Würde man Meeresregionen mit Eisenmangel damit versorgen, sollte das Phytoplankton anfangen zu wuchern und dadurch unerwünschtes Kohlendioxid aus der Luft binden und speichern, so die Idee.

Aber ist es wirklich Eisen, welches das Sprießen der winzigen Organismen hemmt? Oder spielen hier Stickstoff oder Phosphor vielleicht die begrenzende Rolle? Matthew Mills vom IFM-GEOMAR in Kiel und seine Kollegen rührten ein wenig im Speiseangebot des östlichen tropischen Nordatlantiks und verfolgten, wie das Phytoplankton auf die veränderte Nährstoffzusammensetzung reagierte. Dafür entnahmen sie an drei Stationen Oberflächenwasser und fütterten in verschiedenen Experimenten die drei Nährstoffe einzeln und in Kombination zu.Und dabei stellte sich heraus: Stickstoff heißt – zumindest in dieser Region – die vorherrschende Mangelware. Denn in allen Versuchsansätzen, bei denen das Element in Form von Nitrat oder Ammonium zugegeben wurde, steigerte sich die Kohlendioxidfixierung – also die Fotosynthese-Aktivität –, und die Biomasse legte zu. Phosphor und Eisen, allein oder in Kombination, hatten hingegen keinen derart appetitfördernden Effekt.Stand dem Phytoplankton aber genug Stickstoff zur Verfügung, konnten die beiden anderen Nährstoffe offenbar noch größeren Hunger stillen. Ganz besonders erfolgreich zeigte sich hier der Kombipack: Dann fixierten die winzigen Wasserbewohner bis zu zehnfache Mengen Kohlendioxid im Vergleich zu ungedüngten Vergleichsproben.

Doch gibt es unter den Planktonorganismen auch etliche, die selbst Stickstoff fixieren können und so von dem Eintrag von außen unabhängig sind. Bekamen sie zusätzliche Portionen an Phosphor oder Eisen, beispielsweise in Form von Saharastaub, begannen sie erwartungsgemäß zu wuchern. Damit hatte es allerdings schnell ein Ende, wenn auch Stickstoff zugesetzt wurde. Warum dieser Nährstoff als Bremse wirkt, können die Forscher nicht mit Sicherheit beantworten. Vielleicht, so vermuten sie, gibt es eine Rückkopplung: Zu viel Stickstoff in der Umgebung hemmt womöglich das entscheidende Enzym für die Stickstoffbindung, die Nitrogenase. Oder der Nährstoffreichtum ermöglicht nun Konkurrenten, die Stickstofffixierer zu überflügeln.Warum aber kurbelt der Eiseneintrag die Stickstofffixierung tatsächlich noch an, obwohl die Wissenschaftler mit Wasserproben aus einer Region arbeiteten, in denen auf Grund des Staubeintrags kaum Eisenmangel herrschen dürfte? Vielleicht habe man bisher den Bedarf der entsprechenden Organismen einfach unterschätzt, spekulieren Mills und seine Mitarbeiter – oder das Eisen liegt in einer nicht direkt verfügbaren Form vor. Sie stehen nicht allein mit ihrer Beobachtung: Ähnliche Ergebnisse aus dem Südchinesischen Meer hatten ebenfalls auf einen regulierenden Einfluss des Elements hingewiesen, obwohl es dort auch in weit ausreichender Menge vorhanden sein müsste.Die Einträge von Saharastaub sind nicht gleichmäßig, sondern schwanken stark – und zwar nicht nur im Jahresverlauf. Abhängig von den jeweiligen klimatischen Verhältnissen gab es auch über die Jahrmillionen der Erdgeschichte hinweg ein heftiges Auf und Ab. Kann nun der Staub die Eisen- und Phosphordefizite der Stickstofffixierer teilweise ausgleichen, hängt das Wohlergehen der winzigen Organismen also auch über diesen Weg mit dem Klima der Vergangenheit zusammen – und das womöglich enger als bisher vermutet.
20.05.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 20.05.2004

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