Die Entdeckung könnte helfen, den Kohlenstoffkreislauf und die ungewöhnlich produktiven Ökosysteme am Meeresboden der Region besser zu verstehen.
In der Tschuktschensee zwischen Alaska und Russland wird Phytoplankton an bestimmten Meeresfronten im Durchschnitt rund viermal schneller in die Tiefe transportiert als durch sein normales Absinken. Das zeigt eine am Mittwoch veröffentlichte Studie im „Journal of Geophysical Research: Oceans“. Ursache ist das Zusammentreffen unterschiedlicher Wassermassen: Kaltes, salzreiches Wasser taucht unter wärmeres und frischeres Wasser ab und kann dabei Phytoplankton in tiefere Wasserschichten mitnehmen.
Phytoplankton besteht aus mikroskopisch kleinen Organismen, die mithilfe von Sonnenlicht Photosynthese betreiben. Dabei nehmen sie Kohlendioxid auf und bauen den darin enthaltenen Kohlenstoff in ihre Biomasse ein. Sinkt diese Biomasse ab, wird damit auch organischer Kohlenstoff in größere Tiefen transportiert.
Die Messungen stammen von einer Forschungsfahrt mit der R/V Sikuliaq im Sommer 2023. Die Wissenschaftler setzten unter anderem Sedimentfallen ein, mit denen sie absinkendes Material auffingen. Über weite Teile des Untersuchungsgebiets sank das Phytoplankton nach dem Höhepunkt der Blüte mit etwa einem halben Meter pro Tag. An der untersuchten Meeresfront beschleunigte sich dieser Transport im Mittel ungefähr um den Faktor vier.
Parallel untersuchte das Forscherteam, wie sich Phytoplankton unter dem arktischen Meereis entwickelt. Dabei stießen die Wissenschaftler selbst unter bis zu zwei Meter dickem Eis auf ungewöhnlich dichte Blüten. Teilweise waren sie bis zu zehnmal konzentrierter als Proben, die rund einen Monat später im offenen Wasser genommen wurden. Diese Ergebnisse wurden in einer zweiten Studie im selben Fachjournal veröffentlicht.
Nach Angaben der Forscher gelangt durch Risse und andere lichtdurchlässige Stellen im Eis ausreichend Sonnenlicht ins Wasser, damit starke Phytoplanktonblüten entstehen können. Wenn die verfügbaren Nährstoffe weitgehend verbraucht sind, bricht die Blüte zusammen und ein Teil des organischen Materials beginnt abzusinken.
Der beschleunigte Transport könnte auch erklären, warum Teile des Meeresbodens der Tschuktschensee besonders reich an Muscheln, Schlangensternen und anderen Bodenorganismen sind. Das absinkende organische Material dient ihnen als Nahrungsquelle.
Auch für den Kohlenstoffkreislauf ist der Mechanismus interessant. Je schneller kohlenstoffhaltige Biomasse in tiefere Wasserschichten und in Richtung Meeresboden gelangt, desto größer ist die Chance, dass ein Teil des Kohlenstoffs länger dem direkten Austausch mit der Atmosphäre entzogen bleibt.
Wie groß dieser Effekt für die Arktis insgesamt ist, ist allerdings noch offen. Unklar ist unter anderem, wie häufig solche Meeresfronten auftreten, wie viel des transportierten Kohlenstoffs tatsächlich langfristig in Sedimenten verbleibt und wie sich der Mechanismus mit dem weiteren Rückgang des Meereises verändert.
