Durch Wüstenstaub ins Meer transportiertes Eisen spielt eine entscheidende Rolle für die Nährstoffversorgung der Meeresalgen. Das belegt jetzt eine in „Nature Geoscience“ erschienene Studie. Eine internationale Gruppe von Meeresforschern hat damit auch die bisher strittige Frage geklärt, ob Eisen oder Phosphor die limitierenden Faktoren für das marine Phytoplankton sind. Die Ergebnisse sind auch für das bessere Verständnis der Rolle des Meeres im Klimasystem bedeutsam.
Stickstoff ist für das Leben auf unserem Planeten von elementarer Bedeutung, wenngleich es in gasförmigen Zustand, immerhin 70 Prozent unserer Luft bestehen daraus, von den meisten Lebewesen nicht genutzt werden kann. Nützlich ist Stickstoff erst, wenn es gebunden wird, zum Beispiel in Form von Ammonium. Solche Umwandlungen werden durch so genannte diazotrophische Mikroben, wie zum Beispiel das blau-grüne Bakterium Trichodesmium, bewerkstelligt. Diese Organismen können, ausgestattet mit speziellen Enzymen, diese energieaufwändigen Umwandlungen durchführen.
Eisen oder Phosphor als limitierender Faktor?
In weiten Teilen der Ozeane wird das Wachstum des Phytoplanktons durch den Mangel an Stickstoff begrenzt und damit auch deren Aufnahme von Kohlendioxid durch Photosynthese. Die Umsatzraten der Stickstoff fixierenden Prozesse hängen von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von der Verfügbarkeit von Eisen und Phosphaten, die die Mikroben für ihr Wachstum benötigen. Bisher war allerdings strittig, ob Eisen oder Phosphor hier die entscheidende Rolle spielt.
Die neue Studie gibt nun klare Anhaltspunkte, dass die Verfügbarkeit von Eisen der wirklich entscheidende Faktor ist. „Die neuen Daten, die zusammen mit Kollegen in englischen und amerikanischen Kollegen gewonnen und analysiert wurden, liefern nun erstmalig schlüssige Beweise, dass zumindest im Atlantik aus der Sahara stammendes Eisen die entscheidende Rolle bei der Stickstofffixierung spielt“, erklärt Professor Julie LaRoche vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR).
Eisenreicher Saharastaub als Lieferant
Die Studie basiert auf detaillierten chemischen und mikrobiologischen Messungen, die bereits im Jahre 2005 auf einer 10.000 Kilometer langen Fahrt durch den Atlantik zwischen 37°N und 35°S mit dem englischen Forschungsschiff Discovery durchgeführt wurden. „Dabei war klar zu erkennen, dass im Nordatlantik durch den eisenreichen Saharastaub große Mengen an Stickstoff fixiert und überschüssige Phosphate verbraucht werden. Im Südatlantik tritt viel weniger Stickstoff fixierendes Phytoplankton auf, da viel weniger Eisen vorhanden ist“, so LaRoche.
Die Untersuchungen sollen im Rahmen der vom IFM-GEOMAR geleiteten Programme SOPRAN (Surface Ocean Processes in the ANthropocene) und OCEANET fortgeführt werden. Unter anderem soll geprüft werden, ob die Unterschiede zwischen Nord- und Südatlantik nur saisonaler Natur sind oder dauerhaft auftreten. Eine intensive Messkampagne findet gegenwärtig auf der Polarsternexpedition ANT XXVI-1 statt, die unter Leitung des IFM-GEOMAR von Bremerhaven nach Punta Arenas in Chile führt.
(Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, 04.11.2009 – NPO)
