Woher bekommen die Meeresorganismen der tropischen Ozeane den Stickstoff, den sie zum Leben brauchen? Diese seit langem erforschte und diskutierte Frage hat jetzt eine in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Langzeitstudie aufgeklärt. Sie belegt erstmals, dass der Stickstoff aus der Atmosphäre eine wichtige Grundlage für die marine Nahrungskette bildet.
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Stickstoff ist einer der Bausteine des Lebens und ein essenzieller Nährstoff für Phytoplankton und andere marine Lebewesen. Seit langem ist bekannt, dass bei Abbau und Zersetzung von abgestorbenen Organismen Stickstoff am Meeresboden frei wird und nach oben steigt. Doch dieser Stickstoff reicht bei weitem nicht aus, um das wimmelnde Leben an der Oberfläche zu versorgen. Wo also kommt der restliche Nährstoff her?
Wichtigere Rolle als angenommen
Ein Forschungsteam der Universität von Südkalifornien unter der Leitung von Biologe und Ozeanograph Douglas Capone hat seit 1994 im Laufe von sechs Messfahrten an mehr als 150 Standorten die Stickstoff-Fixierungsraten gemessen. Ihre Daten bestätigen nun, dass atmosphärischer Stickstoff die Lücke schließt und damit bisherige Einschätzungen widerlegt, nach denen dieser nur eine geringere Rolle spielt. Allein die Planktonalge Trichodesmium, einer der häufigsten „Stickstofffixierer“ nimmt mehr als zehn Mal so viel Stickstoff aus der Luft auf als bisher geschätzt.
„Capone und seine Kollegen demonstrieren in der bisher umfassendsten und gründlichsten Studie, dass die biologische Fixierung von N2 in weiten Teilen des tropischen und subtropischen Atlantiks tatsächlich von grundlegender Bedeutung ist“, kommentiert Nicolas Gruber von der Universität von Kalifornien die aktuelle Studie. „Die Stickstoff-Fixierung liefert dem Ökosystem des Ozeans eine neue Stickstoffquelle, die sich durchaus mit dem vertikalen Stickstofftransport im Wasser messen kann.“
„Es zeichnet die Studie zudem aus, dass Capone und seine Kollegen die Fixierungsraten des Stickstoffs mithilfe von mehreren, voneinander unabhängigen Methoden ermittelt haben, jede mit ihren eigenen Stärken und Schwächen“ so Gruber weiter in seinem Nature-Kommentar. „Das macht die Ergebnisse in bisher unerreichtem Maße glaubwürdig.“
Stickstoff-Fixierer „schlucken“ auch CO2
Doch die Untersuchung wirft auch ein neues Licht auf einen für das globale Klima entscheidenden Prozess, die Aufnahme des Treibhausgases Kohlendioxid durch die Weltmeere. Die Wissenschaftler konnten jetzt zeigen, dass der vom Meeresgrund aufsteigende Stickstoff bereits genügend Kohlendioxid mit sich führt, um die Planktonorganismen zu versorgen. Eine zusätzliche Aufnahme von CO2 aus der Luft findet daher nur durch die Organismen statt, die über diese begrenzte Menge hinaus sowohl ihren Stickstoff als auch das Kohlendioxid aus der Atmosphäre beziehen.
Nach Schätzungen der Forscher ist die Menge der globalen Stickstoff-Fixierung jedoch ausreichend, um die jährliche Aufnahme von 1,5 Milliarden metrischen Tonnen CO2 durch die Weltmeere zu erklären. Diese Menge entspricht zehn bis 20 Prozent der gesamten CO2-Produktion eines Jahres. Rein theoretisch könnte sich dies steigern lassen, wenn die Stickstoff-Fixierer zu mehr Wachstum stimuliert werden könnten.
Das Wachstum dieser Algen ist meist nicht durch Stickstoffmangel, sondern durch Nährstoffe wie Phosphor oder Eisen begrenzt. Versuche, diesen Mangel durch eine „Düngung“ der Meeresoberfläche mit Eisen auszugleichen hat es bereits gegeben. Doch Capone rät hier zur Vorsicht und verweist auf Studien, die darauf hindeuten, dass eine großflächige Meeresdüngung möglicherweise die Atmosphäre toxischer manchen könnte.
(University of Southern California, 11.08.2005 – NPO)
