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Meeresbiologie: Hungriges Plankton

Bei steigenden Kohlendioxid-Gehalten sollten auch die mikroskopisch kleinen Organismen des Meeresplanktons ihre Aufnahme des Gases ankurbeln und so den Treibhauseffekt zu vermindern. Eine internationale Forschergruppe konnte diesen Effekt nun erstmals für eine natürliche Planktongemeinschaft nachweisen.
Phytoplankton
Der Ozean ist der bei weitem größte Speicher von anthropogenem Kohlendioxid auf unserem Planeten. Bisher haben die Weltmeere etwa die Hälfte dieses vom Menschen ausgestoßenen Treibhausgases geschluckt. Wird dies auch in Zukunft der Fall sein? In bisherigen Modellen über die weitere Entwicklung des globalen Klimasystems ist die Reaktion der Meeresorganismen und der von ihnen angetriebenen Prozesse bislang eine der großen Unbekannten.

Ulf Riebesell, Meeresbiologe am Leibniz-Institut für Meereswissenschaften in Kiel erklärt: "Ohne ein grundlegendes Verständnis des biologisch getriebenen Kohlenstoffkreislaufs im Meer und dessen Empfindlichkeit gegenüber Umweltänderungen lässt sich die Rolle des Ozeans im zukünftigen Klimageschehen nicht zuverlässig abschätzen." Doch neue Ergebnisse seines Teams lassen uns diesem Verständnis ein Stück weit näher rücken. Denn die Kieler Meeresforscher und ihre norwegischen Kollegen haben gezeigt, dass sich aus den Reaktionen der Organismen im Ozean wichtige Rückkopplungen auf das Klimasystem ergeben können.

Mesokosmen | Experimente für die Zukunft: Mesokosmen im Raune-Fjord in Norwegen
Um die Prozesse und ihre möglichen Veränderungen im zukünftigen Ozean so naturgetreu wie möglich zu untersuchen, nutzten die Forscher eine Versuchsanlage im norwegischen Raune-Fjord südlich von Bergen, die wie eine Reihe überdimensionaler Reagenzgläser anmutet. In neun so genannten Mesokosmen, zehn Meter tiefen und 27 Kubikmeter Wasser fassenden Schläuchen, haben sie die heutigen und die für 2100 und 2150 prognostizierten CO2-Werte simuliert. De Reaktion der Planktongemeinschaft auf die erhöhten Kohlendioxid-Gehalte ließ nicht lange auf sich warten. Je höher die CO2-Gehalte in den Mesokosmen, umso schneller haben die planktischen Mikroalgen das Treibhausgas über Fotosynthese gebunden.

Schon länger gilt Kohlendioxid als Dünger für den Ozean – und das Plankton als mögliche Senke für die steigenden CO2-Gehalte. Tatsächlich haben die Einzeller unter erhöhten CO2 Bedingungen bis zu 39 Prozent mehr Kohlenstoff gebunden. Riebesell erläutert: "Es überrascht uns nicht, dass die Organismen auf die veränderten Bedingungen im Ozean reagieren. Womit wir nicht gerechnet haben ist die Tatsache, dass sie durch ihre Reaktion dem CO2-Anstieg in der Atmosphäre in diesem Maße entgegen wirken." Auch für Landpflanzen ist die wachstumsfördernde Wirkung von erhöhten CO2-Gehalten bekannt, eine Eigenschaft, die sich Landwirte zu Nutze machen, indem sie CO2 künstlich in ihre Treibhäuser einleiten.

Phytoplankton | Mikroalgen unter dem Mikroskop: Kohlendioxid-Fresser im Ozean
Und wie sieht es mit dem Verbleib der wuchernden Biomasse im Ozean aus? Auch hierzu lieferten die Versuche im Raune Fjord einen Hinweis: Das zusätzlich gebundene CO2 sank zum Ende der Planktonblüte mit den absterbenden Algenzellen in die Tiefe.

Der Düngungseffekt beim Meeresplankton könnte sich durchaus positiv auf die Klimaentwicklung auswirken. Was durch die Mikroalgen in der oberen Schicht gebunden und in die Tiefe transportiert wird, erlaubt wiederum die verstärkte Aufnahme von zusätzlichem Kohlendioxid aus der Atmosphäre in den Ozean. Hierdurch wird die vom Menschen verursachte Zunahme des Treibhauseffekts ein Stück weit vermindert.

Allerdings verbraucht die in die Tiefe sinkende Algenbiomasse bei ihrem Abbau den für alle höheren Organismen lebenswichtigen Sauerstoff: je höher der Gehalt an organischem Kohlenstoff, umso stärker der Sauerstoffverbrauch. Mit dem beschleunigten Kohlendioxid-Transport in die Tiefe schlägt sich auch die in der Oberfläche bereits messbare Ozeanversauerung schneller in die Tiefsee durch.

Auch direkte Auswirkungen auf die Organismen sind zu erwarten, wie frühere Studien andeuten: Planktische Kleinkrebse, die mit Kohlenstoff reicheren Mikroalgen gefüttert wurden, reagierten mit geringerer Wachstumsrate und vermindertem Erfolg bei der Fortpflanzung.

Über die weitreichenden Folgen der Nature Studie zieht Ulf Riebesell das Fazit: "Die von uns erzielten Erkenntnisse sind in dieser Hinsicht vermutlich erst die Spitze des Eisberges". Er rechnet damit, dass Forscher bald auf weitere biologisch getriebene Rückkopplungsprozesse stoßen werden, die den Ozean und seine Rolle im zukünftigen Klimageschehen nachhaltig beeinflussen könnten.

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