Dieser Kohlenstoff wird in Form von organischen Partikeln in die Tiefen transportiert, was Wissenschaftler als die "biologische Kohlenstoffpumpe" bezeichnen. Die Effizienz dieser Pumpe hängt maßgeblich von der Aktivität der Mikroben und des Zooplanktons ab, die bei der Umwandlung und dem Abbau der Kohlenstoffverbindungen während des Transports in die Tiefsee eine Rolle spielen. Bislang waren die genauen Mechanismen, die diesen Prozess kontrollieren, jedoch nur unzureichend verstanden.
Um dieses Rätsel zu lösen, haben Forscher ein innovatives Gerät namens C-RESPIRE in sechs ozeanischen Regionen mit unterschiedlichen Merkmalen eingesetzt. Dieses Instrument, das an einer treibenden Verankerungslinie befestigt ist, ermöglicht es, mit bisher unerreichter Präzision den Abbau von organischen Partikeln durch marine Mikroorganismen in der mesopelagischen Zone, die sich zwischen 100 und 1000 Metern Tiefe befindet, zu messen. Die Messungen wurden unter in-situ-Bedingungen von Druck und Temperatur durchgeführt, um ihre ökologische Relevanz zu gewährleisten.
Die Ergebnisse zeigen eine starke regionale Variabilität in der jeweiligen Rolle von Mikroben und Zooplankton. In den ersten 300 Metern der mesopelagischen Zone übersteigt der Anteil der Mikroben am Abbau von organischem Kohlenstoff nicht 30 % der gesamten Abschwächung des Partikelflusses. Diese unerwartete Erkenntnis deutet darauf hin, dass Zooplankton in diesen Tiefen eine übergeordnete Rolle bei der Umwandlung von Partikeln spielt. Die Studie weist jedoch darauf hin, dass die relative Bedeutung der Mikroben mit zunehmender Tiefe steigt und in tieferen Schichten potenziell dominant wird.
Noch überraschender ist, dass die Studie auf eine Vielzahl von Faktoren hinweist, die die mikrobielle Aktivität je nach ozeanischer Region steuern. In (sub)tropischen Gebieten, in denen markante Temperaturgradienten vorherrschen, spielt die Temperatur eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der mikrobiellen Aktivität. In mittleren und höheren Breitengraden jedoch, wo die Temperaturgradienten weniger ausgeprägt sind, kommen andere Faktoren ins Spiel. Die biochemische Zusammensetzung der Partikel, die Physiologie und Ökologie der mikrobiellen Gemeinschaften sowie ihre komplexen Wechselwirkungen mit dem Zooplankton scheinen in diesen Regionen Schlüsselfaktoren zu sein.
Diese Erkenntnisse stellen die bisherigen Modelle der biologischen Kohlenstoffpumpe infrage, die bisher auf einer vereinfachten empirischen Beziehung beruhten, die als "Martin-Kurve" bekannt ist. Diese Kurve, die in biogeochemischen Modellen weit verbreitet ist, kann die Vielfalt der durch diese Studie aufgedeckten Mechanismen nicht abbilden.
Die Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit, die Vielfalt regionaler biologischer Pumpen zu berücksichtigen, von denen jede ihre eigenen Merkmale in Bezug auf den mikrobiellen Einfluss und die Steuerungsfaktoren aufweist. Diese neu aufgedeckte Komplexität ebnet den Weg für eine feinere und realistischere Darstellung der Kohlenstofffluss-Abschwächung in ozeanischen Modellen.
Dieser bedeutende wissenschaftliche Fortschritt eröffnet neue Perspektiven, um unser Verständnis und unsere Fähigkeit zur Vorhersage der Entwicklung des ozeanischen Kohlenstoffkreislaufs im Angesicht des Klimawandels zu verbessern. Er unterstreicht auch die Bedeutung der weiteren Forschung über die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen, Zooplankton und organischen Partikeln in der Tiefsee — ein Bereich, der noch weitgehend unbekannt, aber für die Zukunft unseres Planeten von entscheidender Bedeutung ist.
Referenzen:
Bressac, M. et al. Decoding drivers of carbon flux attenuation in the oceanic biological pump.
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