Erste Studie über den Sauerstofffluss und seine Rolle für die Erhaltung des Lebens weltweit

Zum ersten Mal messen Wissenschaftler den Sauerstofffluss in der Labradorsee zwischen Kanada und Grönland. Sie untersuchten, wie viel Sauerstoff, den das Meer jeden Winter aufnimmt, in die tiefen, schnell fließenden Strömungen gelangt, die ihn schließlich über den gesamten Globus transportieren.

Die Labradorsee zwischen Kanada und Grönland wird oft als „Lunge der Tiefsee“ bezeichnet, weil sie einer der wenigen Orte weltweit ist, an dem Sauerstoff aus der Atmosphäre in die tiefsten Schichten des Ozeans gelangen kann. Die Fähigkeit, tierisches Leben in der Tiefsee aufrechtzuerhalten, hängt direkt von dieser lokalen ‚Tiefenatmung‘ ab. Dieser Prozess wird durch die winterliche Abkühlung an der Meeresoberfläche angetrieben, die das sauerstoffreiche, oberflächennahe Wasser dichter und schwerer macht, so dass es im Winter in Tiefen von etwa 2 km absinkt.

In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Biogeosciences veröffentlicht wurde, hat ein Forscherteam der Dalhousie University in Halifax (Kanada) und des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel (Deutschland) nun zum ersten Mal den Sauerstofffluss in das Innere des Ozeans gemessen, der von diesen Tiefenströmungen getragen wird. Das ist das ozeanografische Äquivalent zur Messung des Sauerstofftransports in unserem Körper durch die Hauptschlagader (Aorta).

Von einem Meer zu vielen Ozeanen

Jannes Koelling, Hauptautor der Studie, erklärt: „Wir wollten wissen, wie viel des Sauerstoffs, der jeden Winter aufgenommen wird, tatsächlich in die tiefen, schnell fließenden Strömungen gelangt, die ihn über den gesamten Globus transportieren.“

Die Durchmischung des Sauerstoffs in der zentralen Labradorsee ist nur ein erster Schritt im Lebenserhaltungssystem der Tiefsee. Tiefe, grenzüberschreitende Strömungen verteilen den Sauerstoff dann im restlichen Atlantik und darüber hinaus. Auf diese Weise kann der Sauerstoff, der in der Labradorsee „eingeatmet“ wird, das Leben in der Tiefsee vor der Arktis und sogar im Pazifik und im Indischen Ozean unterstützen.

Koelling erklärt: „Der neu eingeatmete Sauerstoff machte sich deutlich als Puls hoher Sauerstoffkonzentration bemerkbar, der unsere Sensoren zwischen März und August passierte.“

Überzeugende Erkenntnisse über zwei Jahre

Das Team entschlüsselte den Zusammenhang zwischen der Sauerstoffaufnahme aus der Atmosphäre und dem Weitertransport ins Innere mithilfe von Sensoren für gelösten Sauerstoff, die zwei Jahre lang an verankerten Kabeln angebracht waren, die vom Meeresboden bis nahe der Oberfläche reichten. Die Sensoren wurden in einer Tiefe von etwa 600 m angebracht, wo die Wissenschaftler erwarteten, dass sich das Wasser aus der tiefen Mischungsregion im Zentrum der Labradorsee (der Lunge) ausbreitet.

Die neuen Messungen ergaben, dass etwa die Hälfte des Sauerstoffs, der im Winter in der zentralen Labradorsee aus der Atmosphäre aufgenommen wurde, in den folgenden fünf Monaten in die tiefe Randströmung eingeleitet wurde. Während ein Teil des verbleibenden Sauerstoffs möglicherweise lokal von Fischen und anderen Organismen verbraucht wurde, nahm der Großteil höchstwahrscheinlich einen anderen Weg aus der tiefen Mischungsregion.

Ergebnisse könnten sich auf Klimamodelle auswirken

Die Studie und die neuen Möglichkeiten zur Überwachung des Sauerstofftransports sind von großer Bedeutung, da Klimamodellprognosen darauf hindeuten, dass eine erhöhte Zufuhr von Süßwasser – aufgrund schmelzender Gletscher und anderer klimatischer Veränderungen in der Arktis – die Tiefe der winterlichen Durchmischung in der Labradorsee in den kommenden Jahrzehnten verringern könnte. Dadurch würde die „Atmung“ der Labradorsee flacher und die lebenswichtige Sauerstoffzufuhr in die Tiefsee verringert.

„Dies ist ein Beispiel dafür, wie die Überwachung mit Hilfe modernster Meerestechnik dazu beitragen kann, Wissenslücken in dieser wichtigen Region zu schließen“, sagt Dariia Atamanchuk, die das Sauerstoffprogramm in Dalhousie leitet.

Koelling schließt ab: „Die Zirkulation in der Labradorsee ist komplex, und wir haben uns bisher nur auf die direkteste Exportroute konzentriert. Ein Teil des sauerstoffreichen Wassers könnte statt nach Südwesten auch nach Osten transportiert werden und in den Grenzstrom vor Grönland gelangen, bevor es über einen längeren Zeitraum nach Süden zurückkehrt.“ Diese anderen Wege, die in der Karte als gestrichelte Linien dargestellt sind, werden in weiteren Studien untersucht, wobei zusätzliche Sauerstoffsensoren an weiteren Verankerungen angebracht werden.

Die neuen Erkenntnisse sind das Ergebnis einer Zusammenarbeit, die vom Ocean Frontier Institute unterstützt wird, einer transatlantischen Forschungsorganisation, die Forscher mehrerer bedeutender Einrichtungen in Kanada, Europa und den USA mit einem gemeinsamen Schwerpunkt auf dem klimasensiblen Nordwestatlantik zusammenbringt.

Datum: Januar 28, 2022

Quelle: Science Daily


Jannes Koelling, Dariia Atamanchuk, Johannes Karstensen, Patricia Handmann, Douglas W. R. Wallace. 

Oxygen export to the deep ocean following Labrador Sea Water formationBiogeosciences, 2022; 19 (2): 437 DOI: 10.5194/bg-19-437-2022

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