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Zwei Wassermassen des Südpolarmeers recyceln Nährstoffe unterschiedlich
Unsichtbarer Dünger aus der Tiefe: Zwei Wassermassen aus dem Südpolarmeer transportieren auf ihren jahrzehntelangen Reisen unterschiedliche Mischungen lebenswichtiger Nährstoffe nach Norden. Messungen zeigen, dass im einen Wasserkörper vor allem Nitrat und Phosphat schneller zunehmen, im anderen dagegen Silikat. Das könnte langfristig mitentscheiden, welche Algenarten in entfernten Meeresregionen wachsen.
East Boothbay (U.S.A.). Weite Teile der Ozeane erhalten lebenswichtige Nährstoffe nicht nur aus ihrer unmittelbaren Umgebung, sondern auch aus Wassermassen, die Tausende Kilometer zurücklegen. Eine wichtige Drehscheibe dafür ist das Südpolarmeer, in dem Wasser aus der Tiefe aufsteigt, durch winterliche Durchmischung neue Eigenschaften erhält und anschließend wieder absinkt.
Unter der Oberfläche wandern solche Wassermassen jahrzehntelang in Richtung Äquator. Dabei gelangen durch den Abbau organischer Reste Nitrat, Phosphat und Silikat zurück ins Wasser. Diese Stoffe sind für das Wachstum von Phytoplankton unentbehrlich, doch verschiedene Algengruppen benötigen sie in unterschiedlichen Mengen.
Forscher des Bigelow Laboratory for Ocean Sciences um William M. Balch haben nun zwei solcher Wassermassen untersucht: das Subantarktische Modewasser (SAMW) und das Antarktische Zwischenwasser (AAIW). Die Messungen stammen von einer Forschungsfahrt zwischen Dezember 2020 und Februar 2021, bei der 103 Stationen entlang des 150. westlichen Längengrads zwischen 30 und 60 Grad südlicher Breite beprobt wurden.
Um die Veränderungen über Jahrzehnte zu erfassen, bestimmten die Forscher auch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) im Meerwasser. Diese früher verbreiteten Kältemittel gelangten in zeitlich wechselnden Mengen aus der Atmosphäre ins Oberflächenwasser. Aus ihren Konzentrationen schätzte das Team das Alter der Wassermassen und verband diese Zeitskala mit Messungen der Nährstoffgehalte.
„Diese Arbeit gewährt einen tiefen Einblick in eine sehr große globale ‚Windmühle‘“, beschreibt Balch die Meereszirkulation.
Die Auswertung enthüllte einen klaren Unterschied zwischen den beiden Wassermassen. Im SAMW nahmen die Nitrat- und Phosphatgehalte mit dem geschätzten Wasseralter wesentlich schneller zu als im tiefer liegenden AAIW. Die aus den Konzentrationsprofilen abgeleiteten Zunahmeraten waren bei Nitrat rund siebenmal und bei Phosphat etwa sechsmal so hoch.
Bei Silikat kehrte sich das Muster um: Im Antarktischen Zwischenwasser stieg der Gehalt fast doppelt so schnell wie im Subantarktischen Modewasser. Die verschiedenen Nährstoffprofile zeigen, dass die beiden Wassermassen während ihres Transports chemisch nicht auf die gleiche Weise verändert werden.
Auch der gelöste Sauerstoff nahm mit dem Wasseralter ab, während der Gehalt an gelöstem anorganischem Kohlenstoff zunahm. Das passt zum mikrobiellen Abbau organischer Substanz, bei dem Nährstoffe in anorganischer Form freigesetzt werden. Wie viel davon auf diesen Abbau zurückgeht und wie viel auf andere Einflüsse, ist jedoch nicht vollständig geklärt.
Der Unterschied könnte für das Plankton weit entfernt vom Südpolarmeer wichtig werden. Denn Kieselalgen benötigen Silikat für ihre glasartigen Zellwände, während beispielsweise Kalkalgen und Dinoflagellaten nicht auf diesen Baustoff angewiesen sind. Gelangt das nährstoffreiche Wasser später wieder in die lichtdurchflutete Oberflächenschicht, könnten deshalb je nach Wassermasse unterschiedliche Algengruppen profitieren.