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09. November 2014

Klimawandel: Eisen im Meer hilft nicht

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Im Fokus der Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts: das Südpolarmeer.  Foto: dpa

Düngen der Ozeane kann den Klimawandel nicht bremsen. Das ist das Ergebnis einer neuen Helmholtz-Studie.

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Die Idee schien schlüssig und sinnvoll: das Südpolarmeer gezielt mit Eisen zu düngen in der Hoffnung, dass dadurch mehr CO2 bindende Algen im Wasser wachsen und somit die biologische Pumpe angeregt wird, die das Kohlendioxid aus den oberen Wasserschichten in die Tiefsee transportiert. Das wiederum würde den Gehalt des Treibhausgases in der Atmosphäre mindern und somit den Klimawandel bremsen. Viele Experten hatten große Hoffnungen in diese Theorie gesetzt.

Eine neue Studie scheint nun aber dieser Annahme eher zu widersprechen. Demnach reduziert eine zusätzliche Eisendüngung die Wirksamkeit der natürlichen Pumpe sogar. Zu diesem Ergebnis jedenfalls ist ein internationales Forscherteam um den Biogeochemiker Ian Salter vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) gekommen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich in diesem Fall neben Phytoplankton – der fachliche Begriff für Algen – auch Meeresbewohner vermehren, die sich von diesen pflanzenartigen Lebewesen ernähren und Kalkschalen bilden; Zooplanktonarten wie die Flügelschnecke gehören dazu. Und bei diesem Vorgang setzen die Tiere Kohlendioxid frei. Ein Effekt, der nicht ignoriert werden dürfe, sagt Ian Salter.

Der Hintergrund der Studie: Zwischen dem Ozean und der Atmosphäre herrscht ein reger Austausch des Treibhausgases Kohlendioxid. Eine wichtige Rolle dabei spielt das Phytoplankton, denn die Algen entziehen den oberen Wasserschichten Kohlendioxid. Stirbt dieses Phytoplankton, kann es bis auf den Meeresgrund sinken und dort einen Teil des Treibhausgases ablagern, den es zuvor durch Photosynthese gebunden hatte. Diesen Prozess nennen Wissenschaftler die biologische Kohlenstoffpumpe.

Obwohl die Wassermassen des Südpolarmeeres gemeinhin als nährstoffreich gelten, gedeiht das Phytoplankton in großen Bereichen des Südlichen Ozeans nur spärlich. Der Grund: Das Wasser enthält zu wenig Eisen, deshalb können die Algen nicht großflächig wachsen. Im Zuge des Klimawandels wird deshalb häufig die Idee diskutiert, das Südpolarmeer mit Eisen zu düngen; in der beschriebenen Hoffnung, dass dadurch mehr Phytoplankton wächst und somit die biologische Kohlenstoffpumpe angeregt wird.

Zwei Studien aus den zurückliegenden fünf Jahren haben diese Theorie zunächst untermauert. Forscher belegten darin, dass nach einer Düngung des Südpolarmeeres mit Eisen mehr Kohlendioxid zum Meeresgrund gesunken ist. Indes: „Die bisher gemachten Untersuchungen reichen nicht aus, um zu verstehen, welche Mengen Kohlenstoff unter dem Strich wirklich gebunden werden“, erklärt Ian Salter. So sei die Tatsache nicht berücksichtigt worden, dass Phytoplankton auch als Nahrungsquelle diene für Tiere, die Kalkschalen bauen, ein Prozess, der wiederum mit der unerwünschten Freisetzung von Kohlendioxid verbunden ist.

Der Wissenschaftler haben für ihre Studie den Tiefsee-Export der Kalkschalen in einem natürlich gedüngten Gebiet erforscht, im Meer vor der Küste der Crozetinseln. An dieser südöstlich von Afrika gelegenen vulkanischen Inselgruppe gelangt das Metall auf natürliche Art und Weise in den Ozean, etwa, weil eisenreicher Wüstenstaub aufs Meer geweht wird. Die Folgen seien „überraschend“, erklären die Forscher: Die natürliche Eisendüngung bewirkt, dass am Ende mehr Kalkschalen in die Tiefsee gelangen als abgestorbenes Phytoplankton. Ein Prozess, der tiefgreifende Auswirkungen darauf habe, wie viel Kohlendioxid der Ozean speichern kann.

„Wenn diese Kalkschalen entstehen und zum Meeresgrund sinken, beeinflussen sie den Kohlendioxid-Haushalt der obersten Wasserschichten für Hunderte bis Tausende von Jahren. Unsere Untersuchungen lassen vermuten, dass der durch das Eisen angeregte Export der Kalkschalen dazu führt, dass in einer natürlich gedüngten Meeresregion zehn bis 30 Prozent weniger Kohlendioxid gespeichert wird als bisher angenommen. Wir wissen allerdings nicht, ob dies auch der Fall wäre, wenn ein Gebiet künstlich mit Eisen gedüngt wird“, erklärt Ian Salter.

Bei ihren Untersuchungen haben die Forscher außerdem festgestellt, dass sich durch die natürliche Eisendüngung in diesem Gebiet vermehrt Arten im Meer finden, die größere Kalkschalen bauen – und somit auch mehr Kohlendioxid freisetzen. Eisendüngung, folgert Ian Salter, wirke sich somit auch auf die Artenzusammensetzung eines Lebensraumes aus: „Damit löst sie eine Kettenreaktion aus, die schließlich das Klima beeinflussen kann. „Es ist allerdings wichtig zu beachten, dass sich unsere Ergebnisse nur auf eine bestimmte Region im Südpolarmeer beziehen. Die Effekte der kalkbildenden Organismen können sehr unterschiedlich sein, je nachdem um welche Art es sich handelt und wo im Ozean sie leben.“

In weiteren Projekten will der Biogeochemiker nun den Transport von Phytoplankton und Kalkschalen bildenden Organismen nun auch in anderen, natürlich mit Eisen gedüngten Meeresgebieten untersuchen – zum Beispiel rund um die Inselgruppen der Kerguelen und Südgeorgien sowie im Arktischen Ozean, wo sich das zurückgehende Meereis zusätzlich auf die biologische Kohlenstoffpumpe auswirken könnte. (pam)

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