Eisendüngung des Ozeans steigert Nahrung für Tierwelt und verlagert Kohlendioxid in die Tiefsee

Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern an Bord des Forschungsschiffes „Polarstern“ des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) hat in einem kürzlich beendeten Experiment im Südatlantik nachgewiesen, dass eine durch Eisendüngung erzeugte Algenblüte Kohlendioxid aus der Atmosphäre in die Tiefsee „transportiert“.

Zusätzlich hat die Blüte das Wachstum von Algen fressenden Planktontieren wie Ruderfußkrebsen und Krill gefördert. Diese Tiere werden als Grundlage der Nahrungskette der für die Fischerei wichtigen Bestände von Sardinen, Heringen, Thunfischen und Walen betrachtet.

In dem großräumigen Experiment EIFEX (European Iron Fertilisation Experiment) im Antarktischen Zirkumpolarstrom haben die Wissenschaftler untersucht, ob die von Algen aufgebaute organische Substanz an der Oberfläche wieder abgebaut und in dem Treibhausgas Kohlendioxid zurückgeführt wird. Oder ob ein wesentlicher Teil absinkt und damit Kohlendioxid aus der Atmosphäre in der Tiefsee längerfristig gelagert wird. Das für Algenzellen lebensnotwendige Element Eisen hält sich nicht lange im Meerwasser auf, wird aber durch Staubeintrag von den Landmassen nachgeliefert. Küstenmeere wie die Nordsee sind aufgrund ihrer Landnähe produktiver und fischreicher als der offene Ozean.

Kann das von Menschen in die Atmosphäre freigesetzte Kohlendioxid durch die großräumige Düngung des Südlichen Ozeans entsorgt werden? „Theoretisch können pro Jahr maximal etwa 15 Prozent des jährlich von Menschen freigesetzten Kohlendioxids, das ist etwa eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff, vom Ozean aufgenommen werden. Es wäre sinnvoller die Freisetzung von Kohlendioxid zu drosseln, als einen regulierenden Mechanismus der Natur zu beschleunigen“, erklärt der Fahrtleiter Prof. Victor Smetacek vom Alfred-Wegener-Institut. Er weist aber auf einen weiteren Aspekt der Eisendüngung hin, der bisher wenig beachtet wurde: „In den produktiven Ozeanen der Eiszeiten, die höhere Eisenzufuhr hatten als heute, müsste es viel größere Walbestände gegeben haben als vor ihrer Dezimierung durch den Walfang“, erklärt Smetacek. „Könnte örtlich begrenzte Eisendüngung dem gegenwärtigen Rückgang der Krillbestände, die Hauptnahrung der großen Wale, entgegenwirken und somit zur Erholung der Bestände der bedrohten Wale führen?“, ergänzt er und weist auf die Möglichkeit hin, auf internationaler Ebene diesen Aspekt zu erörtern.

Das neunwöchige Experiment wurde von Forschern des AWI organisiert und geleitet. An Bord waren 53 Wissenschaftler aus 14 Instituten und drei Firmen aus sieben europäischen Ländern sowie Südafrika vertreten. Etwa 2200 Kilometer südwestlich von Kapstadt fand die Düngung statt. Hierzu entließen die Wissenschaftler eine angesäuerte Lösung von Eisensulfat ins Schraubenwasser, während „Polarstern“ entlang einer Spirale um eine Referenzboje nach außen fuhr. Sieben Tonnen Eisensulfat waren nötig, um den kreisrunden Bereich mit einer Fläche von 150 Quadratkilometern und einem Durchmesser von 14 Kilometern zu düngen. Die resultierenden chemischen und biologischen Prozesse wurden von den verschiedenen Experten rund um die Uhr gemessen.

Die Planktontiere aus der Umgebung wurden durch das erhöhte Nahrungsangebot im gedüngten Bereich angelockt. Sie haben die schnell wachsenden, dafür weniger geschützten kleineren Algenarten systematisch weg gefressen. In der vierten Woche des Experiments starben die langborstigen Arten massenweise ab und sanken innerhalb einer Woche von der Oberfläche zu dem teilweise bis zu 3800 Meter tiefen Meeresboden herab. Dieses Beispiel zeigt wie Tier- und Pflanzenarten, die über Millionen von Jahren als Anpassung an die Umgebung entstanden sind, den globalen Haushalt von essentiellen Elementen vor allem Kohlenstoff beeinflussen können.

Obwohl die einzelligen Planktonalgen für ein Drittel der globalen Photosynthese verantwortlich sind, ist nur wenig über ihr Wachstum und Absterben bekannt. Warum verschiedene, sehr unterschiedlich aussehende Arten zeitweilig das Plankton dominieren und dann wieder verschwinden ist noch rätselhaft. Die systematische Untersuchung der Funktion ihrer teilweise bizarren Formenvielfalt hat gerade erst begonnen. Welcher Anteil der Algenzellen gleich vor Ort von Planktontieren vertilgt und somit Fischen, Tintenfischen und Meeressäugern zugute kommt und wie viel der von ihnen erzeugten Materie in die lichtlose Tiefsee herabsinkt, sind noch zentrale Fragen der Meereskunde.

„Polarstern“ ist jetzt für sechs Wochen im antarktischen Lazarewmeer, um zu untersuchen, wie die ökologisch bedeutendste Tierart der Antarktis – der antarktische Krill – den antarktischen Winter überlebt. Am 2. Juni 2004 kommt „Polarstern“ wieder nach Bremerhaven.

Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Das AWI koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher „Polarstern“ für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das AWI ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.