Das größte zusammenhängende Ökosystem der Welt verändert sich

Studie: Bestandteile des Phytoplanktons im subtropischen Wirbel des Nordpazifiks hängen mit Klimawandel zusammen

Der Plankton-Teppich im subtropischen Strömungskreislauf des Nordpazifiks erlebt derzeit einen Wandel, der die Produktion von Stickstoff-bindenden Cyanobakterien verstärkt. Wissenschaftler der Universitäten von California (USA), Colorado (USA) und Kiel konnten jetzt nachweisen, dass diese Veränderungen auf den weltweiten Klimawandel zurückzuführen sind. Hierfür haben sie die Zusammensetzung des Planktons über die vergangenen 1.000 Jahre rekonstruiert. Ihre Erkenntnisse werden helfen, frühere und künftige Veränderungen in der Produktivität des offenen Meeres zu verstehen. Darüber hinaus erlaubt die Studie einen tieferen Einblick in den Vorgang, wie Kohlenstoff aus der Atmosphäre an den Grund des Ozeans gelangt. Dies berichteten die Wissenschaftler in der aktuellen online-Ausgabe (26. November) des Fachjournals „Science“.

Dr. Kelton McMahon vom Institut für Ozeanwissenschaften an der Universität California erklärt: „Wir haben neueste Methoden für unsere Untersuchungen angewandt, um eine Art Fingerabdruck der stabilen Isotope von Tiefseekorallen zu gewinnen. Die Skelette dieser besonders langlebigen Korallen erlauben uns damit einen Blick in die Vergangenheit.“ Das bedeutet, Tiefseekorallen funktionieren als lebendes Archiv für Veränderungen im Plankton. Sie nehmen organisches Material auf, das auf den Meeresboden sinkt, darunter auch die Überreste des Phytoplanktons. Die Korallen speichern dadurch die Signatur der darin enthaltenen essentiellen Aminosäuren. Mittels Isotopenanalyse kann jetzt nachvollzogen werden, aus welchen Organismen das Plankton zu verschiedenen Zeiten zusammengesetzt war. So, berichtet McMahon, konnten die Forscher die Bestandteile des subtropischen Strömungskreislaufs im Nordpazifik sehr detailreich und über einen langen Zeitraum rekonstruieren.

Dr. Thomas Larsen vom Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ an der Kieler Universität ist Ko-Autor der Studie. Er entwickelte eine Methode zur Untersuchung der Aminosäuren, damit diese auf einen Ursprungsorganismus zurückgeführt werden konnten. Larsen: „Mein Ansatz macht sich die natürlich vorkommenden stabilen Isotope in Organismen zu nutze. Diese Idee kann auf vielfältigen Gebieten eingesetzt werden, zum Beispiel können wir damit herausfinden, in welcher Weise die Aminosäuren von Darmbakterien ihren Wirt unterstützen. Oder es werden damit marine Sedimente erforscht.“

In der Studie kommen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der Anteil an Stickstoff-bindenden Bakterien innerhalb des Plankton-Teppichs seit etwa 150 Jahren steigt. Diesen Anstieg führen sie auf die steigengen Temperaturen der Meeresoberfläche und auf die vermutlich abnehmenden Passatwinde zurück. Beide Faktoren haben eine geringere Durchmischung von Oberflächen- und Tiefseewasser verursacht, was wiederrum zu einem geringeren Nährstoffangebot geführt hat. Dadurch wurde das Wachstum der Cyanobakterien gefördert, die der der Atmosphäre Stickstoff entziehen und ihn zu im Meerwasser verfügbaren Nährstoffen umwandeln. Dass diese Dominanz Stickstoff-bindender Bakterien jedoch einen spürbaren Einfluss auf die Effekte der steigenden CO₂-Konzentration in der Atmosphäre haben könnte, halten die Wissenschaftler für unwahrscheinlich. Zudem könnten sich in Zukunft die Lebensbedingungen der Cyanobakterien infolge von Ozeanversauerung und geringeren Phosphatangebots verschlechtern.

Originalpublikation:
“Millennial-scale plankton regime shifts in the subtropical North Pacific Ocean”.
Kelton W. McMahon, Matthew D. McCarthy, Owen A. Sherwood, Thomas Larsen, Thomas P. Guilderson. DOI: 10.1126/science.aaa9942

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