Algen gedeihen prächtig unter grönländischem Meereis

Geschrieben von Dr. Michael Wenger am 12. Januar 2019. Veröffentlicht in Forschung & Umwelt.

Die Grönlandsee, zwischen Grönland und Spitzbergen gelegen, ist eigentlich Teil des arktischen Ozeans. Im Winter ist sie grösstenteils von Meereis bedeckt und scheint eine weisse, lebensfeindliche Wüste. Doch einmal mehr trügt der Schein, denn unter der Wasseroberfläche gedeihen mikroskopische Algen n Hülle und Fülle. Eine internationale Forschungsgruppe hat nun herausgefunden, dass diese Algen die ozeanischen Ökosysteme mit Energie beliefern, und zwar in Etappen.

Die Grönlandsee ist eine 1.2 Mio. Quadratkilometer grosse Wasserfläche, die ozeanographisch sehr wichtig ist. Hier bilden sich die Tiefenwasser, die bis in die Antarktis strömen. Dadurch werden die globalen Strömungssysteme überhaupt angetrieben. Bild: Michael Wenger

Um ihre Messungen und Ergebnisse zu erhalten, griffen die Forscher um Nico Mayot und Paty Matrai vom Bigelow Laboratory for Ocean Sciences (BLOS, USA) zu neuen Technologien und Methoden. Etwa 4‘000 sogenannte Argo-Sonden treiben zurzeit in den Weltmeeren und bewegen sich zwischen der Tiefsee und der Oberfläche der Meere. Dabei messen sie die Wassertemperaturen und den Salzgehalt. Die beiden Hauptautoren der Studie nutzten die ersten Sonden, die auch in eiskalten Gewässern treiben und biogeochemische Eigenschaften des Wassers wie beispielsweise Nährstoffkonzentrationen und die Biomasse von Phytoplankton messen. Die Sonden arbeiteten unter schwierigen Bedingungen während vier Jahren unter und um das Eis der Grönlandsee. Dadurch erhielten die Forscher bisher unbekannte Daten aus dieser schwierigen Region. „Die Sonden boten uns die Möglichkeit, Daten über das ganze Jahr zu erhalten und von mehreren Jahren. Das ist essentiell für unser Verständnis über die regionalen Veränderungen“, erklärt Paty Matrai vom BLOS. „Wir haben nun dieses unglaubliche Beobachtungsdatenset und können so das ganze Bild der Algengemeinschaft in allen Jahreszeiten überblicken.“ Dieser neue Ansatz bedeutet einen Durchbruch in den Arbeiten über die Grönlandsee. Denn diese war aufgrund der langen Meereisbedeckung und der Polarnächte historisch gesehen sehr schwierig, sowohl für Schiffe wie auch für Satellitenaufnahmen, um Informationen über die biologische Aktivität unter dem Eis zu erhalten.

Angetrieben vor allem durch den Ostgrönlandstrom sind weite Teile der Grönlandsee von Eis bedeckt, besonders im Norden und an der Ostküste Grönlands. Dadurch ist der Blick auf das Leben unter dem Eis auch für Satelliten verborgen. Bild: Aqua/MODIS – NASA worldview

Die Proben und Messungen der Sonden gaben den Wissenschaftlern den Zugang zu dem bisher verborgenen Ökosystem. Die gesammelten Daten zeigten, dass, sobald das Licht auf das Eis fällt, die Hälfte der gesamten Energieproduktion unter dem Eis stattfindet, die andere Hälfte aber an der Eiskante. Im Sommer bewegen sich die Algengemeinschaften weiter in die Tiefe, wo die Nährstoffe sind, und damit aus den Beobachtungsbereichen der Satelliten, jedoch nicht der Sonden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass vorherige Studien wahrscheinlich die Menge und die Produktivität der Algen in der Region unterschätzt haben. „Wenn das Eis sich zurückgezogen hat und das Wasser wieder Schiff- und Satelliten-tauglich ist, ist die Hälfte der der jährlichen Energieproduktion bereits vorbei“, meint Nico Mayot, Postdoc am BLOS. „Betrachtet man nur diese Daten, erhält man auch nur die halbe Geschichte. Die Sonden bieten uns nun die ganze Story vom Winter bis in den Sommer und von der Oberfläche bis in die Tiefsee.“

Das Argo-Programm ist ein internationales Beobachtungsprogram und läuft seit 2000. Mittlerweile sind rund 4‘000 Sonden in den Weltmeeren unterwegs und nehmen Proben und Messungen der Temperatur, Salzgehalt und Strömungen vor. Die Sonden (rechts) sind entsprechen ausgerüstet, um selbständig immer wieder in die Tiefe abzusinken. Bild: Wikipedia / Hjfreeland / Brn-Bld

Die Grönlandsee ist eine wichtige Übergangszone zwischen dem Nordatlantik und dem Arktischen Ozean, die beide sehr stark vom Klimawandel betroffen sind. Wie diese Zone funktioniert und sich verändert wird wichtige Konsequenzen auf die Nahrungsnetze in diese Gewässern haben und damit auch auf uns. Ein exaktes Bild der Algengemeinschaft in dieser wichtigen Region öffnet die Türen für weitere Arbeiten und das Team hat seine Daten auch der globalen Wissenschaftsgemeinde zur Verfügung gestellt. Die Forscher erhoffen sich, dass die Sonden zu wichtigen Beobachtungswerkzeugen in der Arktis werden und sie glauben, dass eine Verbindung dieser Daten mit Satellitenmessungen das Ganze noch aussagekräftiger gestalten werden. „Jetzt sind wir in der Lage, ganz neue Fragen zu stellen. Beispielsweise ob dieses Muster auch in anderen arktischen Meeresregionen zu finden ist“, erklärt Mayot. „Zu verstehen, wie in diesen sich rasend verändernden Regionen Energie produziert wird, wird es uns erlauben, vorauszuschauen und für die Zukunft zu planen“.