Mikroorganismen als biologische Pumpe

Sicher ist, dass die Mikroorganismen im Meer wie eine Art biologische Pumpe wirken. Diese verfrachtet einen großen Teil des aufgenommenen Kohlendioxids als organische Kohlenstoffverbindungen in die Tiefe.

„Wir nehmen an, dass Änderungen in der Stärke der biologischen Pumpe über längere Zeiträume einen der wichtigsten Kontrollmechanismen der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration darstellen“, so Corinne Le Quéré. Ohne biologische Pumpe läge die CO2-Konzentration der Atmosphäre heute bei rund 580 statt 380 ppm (parts per million) – dies berechneten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg.

Wunderbare Planktonwelt

Am Betrieb dieser Pumpe sind viele verschiedene Mikroorganismen beteiligt. Algen, die nahe der Wasseroberfläche leben und Chlorophyll besitzen, können Kohlendioxid direkt aufnehmen. Ähnlich wie grüne Pflanzen an Land setzen sie dieses zu organischen Kohlenstoffverbindungen um. Damit sind die Algen eine wichtige Nahrungsquelle für kleine, aber auch größere Meeresbewohner, die ihrerseits kohlenstoffhaltige Stoffwechselprodukte ausscheiden, die wiederum in die Tiefe und zum Meeresgrund sinken.

Größtenteils werden sie dort von Bakterien zersetzt, wodurch organische in anorganische Kohlenstoffverbindungen überführt werden. Andere Mikroorganismen verwandeln das im Wasser gelöste Hydrogencarbonat in Kalkschalen. Sterben diese Lebewesen, sinken auch diese Schalen zum Meeresgrund.

Das Modell macht die Farbe: Die Darstellungen geben wieder, um wie viel Prozent die Menge an Phytoplankton im Meer jährlich schwankt. Ein Modell, das nicht mit funktionalen Planktontypen arbeitet, berechnet nur geringe Schwankungen (a). Das Modell NPZD berücksichtigt zwei funktionale Planktontypen (b). © MPI für Biogeochemie

So tragen unzählige Arten mariner Mikroorganismen dazu bei, dass das ursprünglich aus der Atmosphäre stammende Kohlendioxid im Meer auf vielfältige Weise chemisch umgesetzt wird. Übrigens: Zwar speichern die Ozeane ungefähr tausendmal weniger Biomasse als die Ökosysteme an Land. Trotzdem – so schätzen die Wissenschaftler – produzieren die marinen Organismen aufgrund hoher Umsätze eine ähnliche Menge organischen Materials wie die Lebewesen an Land.

Zehn Klassen von Lebenwesen

„Für das Dynamic Green Ocean Model haben wir die marinen Lebewesen je nach ihrer Größe, Dichte, Morphologie und Funktion in zehn Klassen eingeteilt“, erklärt Le Quéré. Die Forscher bezeichnen diese Klassen als Plancton Functional Types oder funktionale Planktontypen (PFT).

Das Modell macht die Farbe: Die Darstellungen geben wieder, um wie viel Prozent die Menge an Phytoplankton im Meer jährlich schwankt. Das Modell Pisces berücksichtigt vier funktionale Planktontypen (c) und die hier gezeigte Simulation des DGOM fünf (d). © MPI für Biogeochemie

Zu einem dieser Typen gehören etwa die Bakterien, die aus organischen Kohlenstoffverbindungen wieder Kohlendioxid freisetzen, das zumindest zum Teil zurück in die Atmosphäre gelangt. Ein anderer Typ sind Organismen, die Stickstoff fixieren und dadurch den gesamten Stickstoffhaushalt der Ozeane bestimmen. Weitere Klassen bilden Organismen, die Kalkschalen oder Silikate produzieren.

Stand: 23.11.2007