Winzige Plankton-Antriebsprozesse im Ozean, die doppelt so viel Kohlenstoff binden, wie Wissenschaftler dachten

Winzige Plankton-Antriebsprozesse im Ozean, die doppelt so viel Kohlenstoff binden, wie Wissenschaftler dachten Die Kohlenstoffspeicherung im Ozean wird von Phytoplanktonblüten angetrieben, wie die türkisfarbenen Wirbel, die hier in der Nordsee und in den Gewässern vor Dänemark sichtbar sind. NASA

Der Research Brief ist eine kurze Darstellung interessanter akademischer Arbeiten.

Die große Idee

Der Ozean spielt eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die treibende Kraft kommt von winzigem Plankton, das wie Pflanzen an Land durch Photosynthese organischen Kohlenstoff produziert.

Wenn Plankton stirbt oder verbraucht wird, transportiert eine Reihe von Prozessen, die als biologische Kohlenstoffpumpe bekannt sind, sinkende Kohlenstoffpartikel von der Oberfläche in die Tiefsee Meeresschneefall. Die Naturforscherin und Schriftstellerin Rachel Carson nannte es das „der erstaunlichste Schneefall auf der Erde"

Ein Teil dieses Kohlenstoffs wird vom Leben im Meer verbraucht und ein Teil wird chemisch abgebaut. Ein Großteil davon wird in tiefe Gewässer transportiert, wo es Hunderte bis Tausende von Jahren verbleiben kann. Wenn die tiefen Ozeane nicht so viel Kohlenstoff speichern würden, wäre die Erde noch wärmer als heute.

In einer kürzlich durchgeführten Studie habe ich mit Kollegen aus den USA, Australien und Kanada zusammengearbeitet, um dies zu verstehen wie effizient die biologische Pumpe Kohlenstoff aufnimmt als Teil dieses Meeresschneefalls. In früheren Versuchen, diese Frage zu beantworten, wurde häufig der Schneefall im Meer in einer festgelegten Referenztiefe gemessen, z. B. 450 Meter (150 Fuß). Im Gegensatz dazu haben wir der Tiefe von etwas, das man das nennt, mehr Aufmerksamkeit geschenkt euphotische Zone. Dies ist die oberflächennahe Ozeanschicht, in die genügend Licht eindringt, um Photosynthese zu ermöglichen.

Wir haben mithilfe von Chlorophyllsensoren, die das Vorhandensein von Plankton anzeigen, genauer erklärt, wie tief sich die euphotische Zone erstreckt. Dieser Ansatz ergab, dass sich die sonnenbeschienene Zone in einigen Regionen des Ozeans weiter nach unten erstreckt als in anderen. Unter Berücksichtigung dieser neuen Informationen schätzen wir, dass die biologische Pumpe doppelt so viel wärmebindenden Kohlenstoff vom Oberflächenozean nach unten transportiert als bisher angenommen.

Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigt, dass Wissenschaftler drastisch unterschätzt haben, wie effizient die biologische Pumpe des Ozeans Kohlenstoff von der Oberfläche in tiefe Gewässer befördert.

Warum es wichtig ist

Das Phänomen der biologischen Pumpe findet über den gesamten Ozean statt. Dies bedeutet, dass bereits kleine Änderungen der Effizienz den atmosphärischen Kohlendioxidgehalt und damit das globale Klima erheblich verändern können.

Darüber hinaus variiert die Lichtdurchlässigkeit regional und saisonal in den Ozeanen. Es ist wichtig, diese Unterschiede zu verstehen, damit Meeresforscher biologische Prozesse in bessere globale Klimamodelle integrieren können.

Wir haben auch ein anderes Ozeanphänomen betrachtet, das die größte Tierwanderung auf der Erde beinhaltet. Es heißt vertikale Migrationund passiert rund um den Globus. Alle 24 Stunden steigt eine massive Welle von Plankton und Fischen aus der Dämmerungszone auf, um sich nachts an der Oberfläche zu ernähren, und steigt dann tagsüber in dunklere Gewässer zurück.

Wissenschaftler glauben, dass dieser Prozess viel Kohlenstoff von der Oberfläche in tiefere Gewässer transportiert. Unsere Studie legt nahe, dass die Menge an Kohlenstoff, die von diesen täglichen Wanderungen getragen wird, auch an derselben Grenze gemessen werden muss, an der das Licht verschwindet, damit Wissenschaftler den Meeresschneefall direkt mit der aktiven Migration vergleichen können.

Winzige Plankton-Antriebsprozesse im Ozean, die doppelt so viel Kohlenstoff binden, wie Wissenschaftler dachten Phytoplankton im Ozean verbraucht bei der Photosynthese Kohlendioxid. Wenn sie gegessen oder zersetzt werden, fällt ein Teil des darin enthaltenen Kohlenstoffs über einen als biologische Pumpe bezeichneten Prozess in die Tiefen des Ozeans. US JGOFS

Wie wir es gemacht haben

Für diese Studie haben wir frühere Untersuchungen zur biologischen Pumpe überprüft. Um die Ergebnisse zu vergleichen, haben wir zunächst festgestellt, wie tief sich die sonnenbeschienene Region erstreckt. Wir fanden diese Grenze in der Tiefe, wo es zu dunkel wurde, um weitere Chlorophyllpigmente zu sehen, die das Vorhandensein von marinen Phytoplanktonschichten markieren. Während der Studien variierte diese Tiefe zwischen 100 und 550 Metern.

Als nächstes schätzten wir, wie viel organischer Kohlenstoff in diesen Studien in tiefere Gewässer gesunken ist, und haben gemessen, wie viel in Partikeln verblieben ist, die weitere 330 Meter tiefer in die Dämmerungszone gesunken sind. Viele Kreaturen lebe und ernähre dich in diesen tiefen Gewässern, einschließlich Fisch, Tintenfisch, Würmer und Quallen. Einige von ihnen verbrauchen sinkende Kohlenstoffpartikel und reduzieren so den Schneefall im Meer.

Der Vergleich dieser beiden Zahlen ergab eine Schätzung, wie effizient die biologische Pumpe Kohlenstoff in tiefe Gewässer befördert. Die von uns überprüften Studien ergaben eine breite Palette von Werten. Insgesamt haben wir berechnet, dass die biologische Pumpe doppelt so viel Kohlenstoff aufnimmt wie frühere Studien, bei denen der große Bereich der Lichtdurchdringungstiefen nicht berücksichtigt wurde. Auch die regionalen Muster änderten sich: Gebiete mit geringer Lichtdurchlässigkeit machten einen höheren Prozentsatz der Kohlenstoffentfernung aus als Gebiete mit tieferer Lichtdurchlässigkeit.

Die Dämmerungszone des Ozeans kann mehr Leben halten als alle Fischereien der Erde zusammen und bis zu 1 Million unentdeckte Arten.

Was noch nicht bekannt ist

Unsere Studie zeigt, dass Wissenschaftler einen systematischeren Ansatz verwenden müssen, um die vertikalen Grenzen des Ozeans für die Produktion und den Verlust von organischem Kohlenstoff zu definieren. Diese Feststellung ist zeitgemäß, da die internationale ozeanografische Gemeinschaft dies fordert mehr und bessere Studien der biologischen Kohlenstoffpumpe und der Dämmerungszone des Ozeans.

Die Dämmerungszone könnte tiefgreifend betroffen sein, wenn die Nationen dies versuchen Entwicklung neuer Mittelwasserfischereien, den Meeresboden nach Mineralien abbauen oder verwenden Sie es als Mülldeponie. Wissenschaftler bilden eine gemeinsame Anstrengung, die als gemeinsame Erforschung des Twilight Zone Ocean Network bezeichnet wird JETZON, um Forschungsprioritäten festzulegen, neue Technologien zu fördern und Dämmerungszonenstudien besser zu koordinieren.

Um diese Studien zu vergleichen, benötigen Forscher einen gemeinsamen Satz von Metriken. Für die biologische Kohlenstoffpumpe müssen wir besser verstehen, wie groß dieser Kohlenstoffstrom ist und wie effizient er zur Langzeitspeicherung in tieferes Wasser transportiert wird. Diese Prozesse beeinflussen, wie die Erde auf steigende Treibhausgasemissionen und die von ihnen verursachte Erwärmung reagiert.

Über den Autor

Ken Büsseler, leitender Wissenschaftler, Woods Hole ozeanographische Einrichtung

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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