"Die wissenschaftliche Gemeinschaft war immer der Meinung, dass die Auswirkungen der Luftverschmutzung in der Nähe der Ablagerungen spürbar sind", sagt Athanasios Nenes. "Diese Studie zeigt, dass das Eisen über den Ozean zirkulieren und Ökosysteme Tausende Kilometer weit beeinflussen kann."
Jahrzehntelang hat die Luftverschmutzung, die von Ostasien über den größten Ozean der Welt strömt, eine Kettenreaktion ausgelöst, die dazu beigetragen hat, dass der Sauerstoffgehalt in tropischen Gewässern, die Tausende Kilometer entfernt liegen, gesunken ist, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
„Es wächst das Bewusstsein, dass sich der Sauerstoffgehalt im Ozean im Laufe der Zeit ändern kann“, sagt Taka Ito, außerordentlicher Professor am Georgia Institute of Technology. „Ein Grund dafür ist die wärmere Umgebung – warmes Wasser enthält weniger Gas. Aber im tropischen Pazifik ist der Sauerstoffgehalt viel schneller gesunken, als die Temperaturänderung erklären kann.“
Eine Karte, die zeigt, wie sich die Luftverschmutzung, die Eisen im Nordpazifik ablagert, über Tausende von Kilometern hinweg verbreiten kann. (Quelle: Georgia Tech)In dem Bericht beschreiben die Forscher, wie die Luftverschmutzung durch industrielle Aktivitäten den Eisen- und Stickstoffgehalt – wichtige Nährstoffe für Meereslebewesen – im Ozean vor der Küste Ostasiens erhöht hat. Meeresströmungen transportierten die Nährstoffe dann in tropische Regionen, wo sie vom photosynthetisierenden Phytoplankton verbraucht wurden.
Doch während das tropische Phytoplankton möglicherweise mehr Sauerstoff in die Atmosphäre abgegeben hat, wirkte sich sein Verbrauch der überschüssigen Nährstoffe negativ auf den Gehalt an gelöstem Sauerstoff tiefer im Ozean aus.
„Wenn die Photosynthese an der Oberfläche aktiver ist, wird mehr organisches Material produziert, und ein Teil davon sinkt ab“, sagt Ito. „Und während es sinkt, gibt es Bakterien, die diese organische Substanz fressen. So wie wir Sauerstoff einatmen und CO ausatmen2, verbrauchen die Bakterien Sauerstoff im unterirdischen Ozean und es besteht die Tendenz, noch mehr Sauerstoff zu verbrauchen.“
Dieser Prozess findet im gesamten Pazifik statt, die Auswirkungen sind jedoch in tropischen Gebieten am deutlichsten, wo der Gehalt an gelöstem Sauerstoff bereits niedrig ist.
Seit den 1970er Jahren rückläufig
Athanasios Nenes, Professor an der Georgia Tech, der mit Ito an der Studie zusammengearbeitet hat, sagt, die Forschung sei die erste, die beschreibe, wie weitreichend die Auswirkungen menschlicher Industrietätigkeit sein können.
„Die wissenschaftliche Gemeinschaft ging immer davon aus, dass die Auswirkungen der Luftverschmutzung in der Umgebung ihres Ablagerungsorts spürbar sind“, sagt Nenes. „Diese Studie zeigt, dass das Eisen über den Ozean zirkulieren und Tausende von Kilometern entfernte Ökosysteme beeinträchtigen kann.“
Während es immer mehr Beweise dafür gab, dass der globale Klimawandel einen Einfluss auf den künftigen Sauerstoffgehalt haben könnte, suchten Ito und Nenes nach einer Erklärung dafür, warum der Sauerstoffgehalt in den Tropen seit den 1970er Jahren gesunken war.
Um zu verstehen, wie der Prozess funktionierte, entwickelten die Forscher ein Modell, das die Chemie der Atmosphäre, biogeochemische Kreisläufe und die Ozeanzirkulation kombiniert. Ihr Modell zeigt, wie verschmutzter, eisenhaltiger Staub, der sich über dem Nordpazifik ablagert, von Meeresströmungen nach Osten in Richtung Nordamerika, die Küste hinunter und dann entlang des Äquators zurück nach Westen getragen wird.
In ihrem Modell berücksichtigten die Forscher auch andere Faktoren, die sich ebenfalls auf den Sauerstoffgehalt auswirken können, etwa die Wassertemperatur und die Schwankung der Meeresströmung.
Ob aufgrund der Erwärmung des Meerwassers oder einer Zunahme der Eisenverschmutzung – die Auswirkungen wachsender Sauerstoffminimumzonen sind weitreichend für das Leben im Meer.
„Viele lebende Organismen sind auf Sauerstoff angewiesen, der im Meerwasser gelöst ist“, sagt Ito. „Wenn es also niedrig genug wird, kann es Probleme verursachen und den Lebensraum für Meeresorganismen verändern.“
Nicht leicht zu ersetzen
Gelegentlich schwillt Wasser aus sauerstoffarmen Gebieten in die Küstengewässer an und tötet oder verdrängt Populationen von Fischen, Krabben und vielen anderen Organismen. Diese „hypoxischen Ereignisse“ könnten häufiger auftreten, wenn die Sauerstoffminimumzonen wachsen, fügt er hinzu.
Die zunehmende Phytoplanktonaktivität sei laut Ito ein zweischneidiges Schwert.
„Phytoplankton ist ein wesentlicher Bestandteil des lebenden Ozeans“, sagt er. „Es dient als Basis der Nahrungskette und absorbiert atmosphärisches Kohlendioxid. Wenn die Verschmutzung jedoch weiterhin überschüssige Nährstoffe liefert, entzieht der Zersetzungsprozess dem tieferen Wasser Sauerstoff, und dieser Tiefensauerstoff kann nicht einfach ersetzt werden.“
Die Studie erweitert auch das Verständnis von Staub als Schadstofftransporter, sagt Nenes.
„Staub hat wegen seiner Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen schon immer großes Interesse geweckt“, sagt Nenes. „Dies ist wirklich die erste Studie, die zeigt, dass Staub auf eine Weise, die wir noch nie zuvor verstanden haben, enorme Auswirkungen auf die Gesundheit der Ozeane haben kann. Es erhöht nur die Notwendigkeit zu verstehen, was wir den Meeresökosystemen antun, die die Bevölkerung weltweit ernähren.“
Die in Nature Geoscience veröffentlichte Studie wurde von der National Science Foundation, einem Georgia Power Faculty Scholar Chair und einem Cullen-Peck Faculty Fellowship gesponsert.
Quelle: Georgia Tech
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