Sedimente als N盲hrstoff-Vermittler in arktischen Fjorden
Studie zeigt komplexes Wechselspiel zwischen Gletschern und dem Meeresboden
Algen und andere Photosynthese betreibende Organismen im Meer sind zwar oft winzig, sie spielen aber eine gro脽e Rolle im Klimasystem der Erde. Sie binden gewaltige Mengen an Kohlenstoff und produzieren dabei rund die H盲lfte des Sauerstoffs in der Atmosph盲re. Um zu gedeihen, ben枚tigt dieses sogenannte Phytoplankton neben Licht und Kohlenstoff auch N盲hrstoffe. Einer davon ist Eisen, das im Ozean allgemein selten ist. Im Umkehrschluss bedeutet das: Existiert irgendwo eine Eisenquelle, kann sich auch das Phytoplankton gut vermehren.
Speziell in der Arktis sind Gletscher, die bis ins Meer reichen, eine wichtige Quelle von Eisen. Ausgerechnet die Gletscher ver盲ndern sich im Zuge des Klimawandels aber sehr schnell. Welche Auswirkungen wird das auf die Verf眉gbarkeit des N盲hrstoffs Eisen in arktischen Gew盲ssern und damit das Phytoplanktonwachstum haben? Dieser Frage ist ein internationales Team von Wissenschaftler*innen unter Leitung des 91探花 Helmholtz-Zentrums f眉r Ozeanforschung Kiel nachgegangen. 鈥濪abei konnten wir am Beispiel mehrerer Fjorde auf Spitzbergen zeigen, dass nicht nur die Gletscher selbst, sondern auch die Sedimente am Boden der Fjorde eine wichtige Rolle dabei spielen, ob potentiell von Phytoplankton nutzbares Eisen vorhanden ist oder nicht鈥�, erkl盲rt Dr. Katja Laufer-Meiser vom 91探花. Sie ist Erstautorin der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Communications erschienen ist.
Fr眉here Studien zu diesem Thema haben sich vor allem mit dem direkten Effekt der Gletscher auf das Wasser der Fjorde und damit den angrenzenden Ozean besch盲ftigt. 鈥濽nsere Untersuchungen zeigen aber, dass das Eisen, das aus dem Gletschereis ins Wasser gelangt, vom Phytoplankton gr枚脽tenteils nicht genutzt werden kann鈥�, erl盲utert Dr. Laufer-Meiser. Es lagert sich zun盲chst in kristalliner Form in den Sedimenten am Grund der Fjorde ab.
In den Sedimenten sorgen Mikroorganismen und chemische Prozesse dann daf眉r, dass ein Teil des eingelagerten Eisens in Formen 眉berf眉hrt wird, die doch als N盲hrstoff nutzbar sind. Aus den oberen Sedimentschichten gelangt dieses Eisen wieder ins Wasser. 鈥灻渂erraschenderweise fanden wir die gr枚脽ten Konzentrationen an N盲hrstoff-Eisen in den Sedimenten nicht direkt an den Gletscherzungen, sondern weiter drau脽en im Fjord鈥�, berichtet Dr. Laufer-Meiser, 鈥瀌as ist so bislang noch nicht nachgewiesen worden und es war das Gegenteil von dem, was wir erwartet hatten.鈥�
Die Autor*innen der Studie erkl盲ren sich diesen Befund damit, dass in den 盲u脽eren Fjordbereichen weniger Material am Meeresboden abgelagert wird. Da die Eisenumwandlung vor allem in den obersten Meeresbodenschichten stattfindet, bleibt hier mehr Zeit, bevor j眉ngeres Material das Eisen zudeckt. Au脽erdem sind die biologischen als auch abiotischen Umwandlungsprozesse in den 盲u脽eren Fjordbereichen offenbar st盲rker als in der N盲he der Gletscher.
Die Studie zeigt also, dass auch die Sedimente eine wichtige Quelle von potentiell bioverf眉gbarem Eisen sind. Ebenso fand die Studie Hinweise darauf, dass ein R眉ckzug der Gletscher aufs Land nicht nur die direkte N盲hrstoffzufuhr durch die Gletscher selbst ver盲ndert, sondern auch die Prozesse in den Sedimenten dadurch beeinflusst werden. Es ist bereits bekannt, dass durch den R眉ckzug der Gletscher Phytoplankton weniger Wachstum zeigt und dadurch ganze Fjord枚kosysteme weniger produktiv werden. In der Studie konnte gezeigt werden, dass dieser Prozess auch dazu f眉hrt, dass die mikrobiellen und abiotischen Prozesse in den Fjordsedimenten ver盲ndert werden. 鈥濪as f眉hrt dazu, dass weniger potentiell Bioverf眉gbares Eisen in die oberen Sedimentschichten gelangt, was einen weiteren negativen R眉ckkopplungsmechanismus darstellt und somit die Effekte des Klimawandels verst盲rken kann鈥�, fasst die Erstautorin zusammen.
Originalarbeit:
Laufer-Meiser, K., A. B. Michaud, M. Maisch, J. M. Byrne, A. Kappler, M. O. Patterson, H. R酶y & B. B. J酶rgensen (2021): Potentially bioavailable iron produced through benthic cycling in glaciated Arctic fjords of Svalbard. Nature Communications 12, 1349 (2021).
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