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Rubrik: Wissenschaft

Mariner Schneefall am Äquator

Freitag, 13. Oktober 2017, 08:44

Beständig rieseln tierische Ausscheidungen und Teile abgestorbener Organismen von der Oberfläche der Ozeane Richtung Tiefsee. Dieser auch als „mariner Schneefall“ bezeichnete Partikelfluss spielt eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf und damit für das Klima. Bislang ist wenig über seine Verteilung in der Tiefe bekannt

Rainer Kiko

Erstautor Dr. Rainer Kiko arbeitet am UVP, Foto: © Sunke Schmidtko, GEOMAR

Nicht nur die großen Meeresströmungen mit ihrem immensen Energietransport haben einen entscheidenden Einfluss auf die Atmosphäre und das Klima. Auch das Leben im Meer spielt eine große Rolle. Gerade die kleinsten Lebewesen, winzige Planktonorganismen, nehmen nahe der Wasseroberfläche unter anderem Kohlenstoff in sich auf, verarbeiten ihn, bauen ihn in ihre Körper ein oder scheiden ihn wieder aus. Mit den Ausscheidungsprodukten oder abgestorbenen Organismen sinkt er dann als „mariner Schneefall“ auf den Meeresboden.

Dieser Schnee fällt dort am dichtesten, wo nahe der Oberfläche am meisten Leben entsteht. Das ist im Pazifik und im Atlantik vor allem entlang des Äquators der Fall. Doch bisher war weitgehend unklar, wie sich die Partikel in der Tiefe verteilen und welche Prozesse das beeinflussen. Ein internationales Wissenschaftlerteam unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Geoscience die erste Studie mit hochauflösenden Daten zur Partikeldichte im äquatorialen Atlantik und Pazifik bis in Tiefen von 5000 Metern veröffetnlicht. „Die Auswertung der Daten ergab, dass wir gleich mehrere bisher gültige Vorstellungen zum Partikelfluss in die Tiefsee revidieren müssen“, sagt der Biologe Dr. Rainer Kiko vom GEOMAR, Erstautor der Studie.

Underwater Vision Profiler

Der Underwater Vision Profiler, hier bei einem Testeinsatz in der Kieler Förde, lieferte entscheidende Daten für die neue Studie, Foto: © Rainer Kiko, GEOMAR

Das Team hat Daten ausgewertet, die während mehrerer Expeditionen der deutschen Forschungsschiffe „METEOR“ und „MARIA S. MERIAN“, des US-Amerikanischen Forschungsschiffs „RONALD H. BROWN“, des französischen Forschungsschiff „L’ATALANTE“ sowie des französischen Forschungssegelschiffs „TARA“ gesammelt wurden. Dabei kam unter anderem der sogenannte Underwater Vision Profiler (UVP) zum Einsatz, der beim Herablassen vom Schiff in bis zu 6.000 Meter Wassertiefe mit einer Spezialkamera zehn Bilder pro Sekunde aufnimmt, die es erlauben, Teilchen zu zählen und kleine Planktonorganismen zu identifizieren.

„Bisher ging man meist davon aus, dass wir die größte Partikeldichte nahe an der Oberfläche haben und sie mit der Tiefe immer weiter abnimmt“, erklärt Dr. Kiko, „unsere Daten zeigen aber, dass die Partikeldichte in 300 bis 600 Meter Wassertiefe zunächst wieder zunimmt“. Das erklären die Forscher mit dem täglichen Wanderverhalten vieler Planktonorganismen, die sich tagsüber in entsprechende Tiefen zurückziehen, um den Fressfeinden an der Oberfläche zu entfliehen. „Diese Tiefe ist offenbar auch das stille Örtchen für viele Arten. Deshalb finden wir dort sehr viele Partikel“, so Dr. Kiko.

Diese vielen Kleinstpartikel sinken dann sehr langsam immer weiter ab und sind bis in 5.000 Meter Wassertiefe nachweisbar. „Auch das war eine Überraschung für uns, denn bisher galt die Lehrmeinung, dass unterhalb von 1.000 Metern kaum noch Partikel ankommen, und wenn, dann nur größere, schnell sinkende“, erläutert Dr. Kiko weiter.

Zonale Strömungsgeschwindigkeit und Gehalt an partikulärem organischem Kohlenstoff

Zonale Strömungsgeschwindigkeit und Gehalt an partikulärem organischem Kohlenstoff (POC) beobachtet im November 2012 auf einem Schnitt über den Äquator entlang 23˚W. Von links nach rechts: Zonale Strömunggeschwindigkeit, POC Gehalt in kleinen Partikeln und POC Gehalt in großen Partikeln, Grafik: adaptiert nach Kiko et al. (2017), online

Dank der interdisziplinären Zusammenarbeit der Biologen mit Kollegen aus der physikalischen Ozeanographie konnte das Team noch ein weiteres Phänomen erklären. „In der Äquatorialregion ist der Partikelfluss in die Tiefsee deutlich größer als in Regionen, die nur 100 Kilometer weiter nördlich oder südlich liegen“, sagt Dr. Kiko. Prof. Dr. Peter Brandt, Ozeanograph am GEOMAR, liefert die Erklärung: „Es gibt nördlich und südlich des Äquators sowohl im Pazifik als auch im Atlantik starke, von Westen nach Osten gerichtete Tiefenströmungen. Sie bilden natürliche Barrieren, die eine weitere Nord-Süd-Ausbreitung der äquatorialen Partikel verhindern.“

Alles in allem konnten die Wissenschaftler mit der Studie erstmals die Bedeutung biologischer und physikalischer Prozesse für die biologische Kohlenstoffpumpe aufzeigen. „Natürlich müssen wir noch mehr Beobachtungen zur Verteilung von verschiedenen Planktongruppen im Ozean durchführen, um das Bild weiter zu verfeinern“, betont der Erstautor Dr. Kiko.

Infos: www.geomar.de.

Link zur Studie: http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo3042.html.

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