Mit dem Tod der Alge fängt es an

Arktis Dass das Eis am Nordpol schwindet, ist unvermeidlich. Über die Folgen für das arktische Ökosystem wird unter Forschern noch gestritten

Kein anderer Lebensraum auf der Erde verändert sich so schnell und so grundlegend wie die Arktis. Die Temperaturen steigen doppelt so schnell wie im globalen Durchschnitt, der sonst dauerhaft vereiste Permafrostboden taut, Gletscher und Meereis schrumpfen seit Jahren deutlich und Anrainerstaaten und Ölkonzerne streiten sich um die Ressourcen, die mit dem Eisschwund nun zugänglich werden. Doch die Abgelegenheit der hohen Breiten bedeutet nicht, dass die Arktis als abstraktes Beobachtungsobjekt bloß den Treibhauseffekt spiegelt. Sie nimmt grundlegend Einfluss auf das globale Klima und Wettergeschehen, und zugleich ist über das Leben und die Folgen der Erderwärmung in der Arktis selbst immer noch wenig bekannt. Sommer um Sommer ziehen deshalb Forschungsschiffe gen Norden, damit Forscher die Entwicklungen in den Polarregionen untersuchen können. Anders als im Wettstreit um Ressourcen arbeiten Wissenschaftler verschiedenster Länder dabei Hand in Hand.

Vier Jahre ist es her, dass die Fläche des Meereises in der Arktis ihr historisches Minimum erreichte. Das Eis bedeckt seither nur noch 4,3 Millionen Quadratkilometer. Aktuelle Satellitendaten zeigen zwar, dass sich die Größe dieser Fläche nicht bedeutend ändert. Dennoch schrumpft das Eis weiter, und zwar vertikal. Nach Messungen von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Instituts für Polarforschung (AWI), die vor wenigen Tagen von der 26. Arktis-Expedition des Forschungsschiffs „Polarstern“ heimgekehrt sind, wird das arktische Eis derzeit von jungen, 90 Zentimeter dicken Schollen dominiert.

Phytoplankton als Gewinner

Nur im kanadischen Becken und nahe der sibirischen Inseln Sewernaja Semlja fanden die Forscher älteres Eis von zwei bis fünf Metern Dicke. Es hat eine andere Morphologie als das dünne einjährige Eis: „Mehrjähriges Eis lässt am wenigsten Licht durch, weil es an der Oberfläche nur wenige Schmelztümpel [Pfützen auf dem Eis, Anm. d. Red.] besitzt und eine dicke Schicht aus verwittertem Eis“, erklärt Marcel Nicolaus, Physiker am AWI, der mit einem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug in bis zu 100 Metern Tiefe Lichtmessungen vornimmt. Einjähriges Eis dagegen sei glatter, was die Ausbreitung von Schmelztümpeln und vor allem einen stärkeren Lichteinfall begünstige, sagt die ebenfalls am AWI tätige Meeresbiologin Ilka Peeken. Am meisten Licht dringe durch ganz neues Eis.

Sollte sich der Trend zum Wechsel zwischen vollständigem Abschmelzen des Eises im Sommer und neuer Eisbildung im Winter fortsetzen, wird immer mehr Licht in die oberen Schichten des Arktischen Ozeans dringen und ihn auch stärker erwärmen. So hat man in der Laptewsee, in der das Meereis in diesem Jahr ganz fehlte, noch in zehn Metern Tiefe drei Grad Celsius gemessen. „Mit dem Licht kommt mehr Energie in den Ozean, die wir zum Winter erst wieder herauskriegen müssen“, sagt Nicolaus.

Der größere Lichteinfall durch das saisonale Abschmelzen des Meereises sollte auch das Algenwachstum begünstigen, die Grundlage arktischen Lebens. Algen benötigen das Licht für ihre Photosynthese. Ob die Zunahme an Licht und freien Wasserflächen in Sommer und Herbst tatsächlich zu einer höheren biologischen Produktivität führt, darüber scheiden sich die Geister. Einige Forscher glauben, dass die Menge an Nährstoffen das Algenwachstum limitiere. Andere erwarten, dass mit der Erwärmung der Arktis mehr Nährstoffe als bisher in den Arktischen Ozean gelangen. „Der Nährstoffeintrag über die großen russischen Flüsse ist in den letzten Jahrzehnten um 15 bis 20 Prozent angestiegen“, berichtet Ulf Karsten, Algenforscher an der Uni Rostock. „Auch werden durch die Küstenerosion, wegen des tauenden Permafrosts, Mineralien ins Meer geschwemmt.“

Zweifellos ergeben sich erhebliche Unterschiede im Nährstoffreichtum der verschiedenen Regionen. Auch Peeken fand auf der jüngsten Polarstern-Expedition im atlantischen Teil der Zentralarktis mehr Algen in Eis, Schmelztümpeln und der Wassersäule als im pazifischen Teil, was sich mit der Nährstoffzusammensetzung der beiden dort einströmenden Weltmeere erklären lässt.

Ein expliziter Gewinner des Klimawandels könnte nach Einschätzung von Karsten das Phytoplankton sein, das in der offenen Wassersäule lebt und auf dem freien Meer oder am Rande des Meereises spektakuläre Algenblüten hervorbringt. „Ihm stehen immer mehr Flächen zur Verfügung, auf denen es gedeihen kann. Auch kann es sich in dem etwas wärmeren Wasser besser entwickeln“, erklärt er. Mit dem Phytoplankton profitierten auch all jene Lebewesen von der Erwärmung der Arktis, die sich von ihm ernähren, wie das Zooplankton, also winzige Krebse und Miniquallen, die Fischen und Seevögeln als Futter dienen.

Verdrängt vom Dinoflagellaten

Verlierer werden dagegen wohl alle Lebewesen sein, die sich ans Eis angepasst haben. Angefangen von den Eisalgen, die in Salzwassereinschlüssen innerhalb des Eises leben, bis hin zu den Robben, die ihre Jungen auf den Schollen gebären und aufziehen und den Eisbären, deren Hauptbeute diese Robben sind. Selbst für Lebewesen, die nur einen Teil des Jahres in, unter oder auf dem Eis verbringen, verschärft sich die Lage, denn der Zeitraum, in dem das Wasser gefroren ist, wird immer kürzer – für einige zu kurz, meint Dieter Piepenburg vom Institut für Polarökologie in Kiel.

Forscher favorisieren derzeit die Hypothese, dass die Eisalgen insbesondere in den Schelfmeeren die Basis der Nahrungskette darstellen. Da sie die Eigenart haben, abgestorben schnell gen Meeresgrund zu sinken, nähren sie vor allem Organismen, die in der Tiefe leben, wie Würmer, Muscheln, Krebse oder Seesterne. „Wenn das Meereis nun zurückgeht, nehmen auch diese Algen ab, weil ihr Habitat verschwindet oder zumindest kleiner wird“, erklärt Piepenburg. Auch Kieselalgen, in kalten Gewässern eine dominante Abteilung innerhalb des Phytoplanktons, könnten durch die höheren Wassertemperaturen von kleineren Dinoflagellaten verdrängt werden.

Nachteile entstehen auch für Meeresorganismen nahe der Küsten, wie Karsten in Spitzbergen beobachtete: „Nach einer sehr starken Schneeschmelze bildet sich (aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Süß- und Salzwasser) eine mehrere Meter hohe Schichtung des Ozeanwassers. Viele Algen und Tang-Arten mögen das Süßwasser gar nicht, sie bleichen aus und sterben“, sagt der Meeresbiologe – es sei denn, der Wind vermischt die Wasserschichten bald wieder. Pflanzen und Tiere müssen sich auch hier an die veränderten Gegebenheiten erst anpassen. Gewonnen hat, wem das am schnellsten gelingt.

Inge Wenzl schreibt für den Freitag regelmäßig über Umweltthemen

Mensch und Eisschmelze: Kick-Off vor gut 8.000 Jahren?


Wenn von Eiszeit die Rede ist, sind oft nicht die eigentlichen Eiszeitalter gemeint, derer es in der Geschichte dieses Planeten mindestens fünf gab und zwischen denen die Erde bis in die Gebirge völlig eisfrei war. Gemeint sind vielmehr Glaziale, das sind längere kalte Perioden innerhalb eines Eiszeitalters, die von kurzen wärmeren Perioden, den Interglazialen, durchbrochen werden.


Die Erde befindet sich derzeit im sogenannten Känozoischen Eiszeitalter, das vor mehr als 30 Millionen Jahren begann und in dessen jüngerem Verlauf (den vergangenen 2,7 Millionen Jahren) die Antarktis und schließlich auch die Arktis vergletscherten. Das aktuelle Interglazial folgte in Mitteleuropa vor 10.000 Jahren der Würm- oder Weichsel-Kaltzeit (jeweils benannt nach der Region). Dabei wurde es zwischenzeitlich bereits so warm, dass zumindest die Alpen vor 7.000 Jahren wahrscheinlich eisfrei waren.


Vielen Klimaskeptikern reichen derlei Erkenntnisse über naturgegebene Warmzeiten, um einen anthropogenen Anteil an der derzeitigen, raschen Erderwärmung zu verleugnen. Doch die wissenschaftlichen Daten zeigen klar, dass nur der menschengemachte Treibhauseffekt das Ausmaß dieser Erwärmung erklären kann.


Gemeinhin gilt die Mitte des 19. Jahrhunderts als Beginn dieses Einflusses. Manche Forscher aber sind überzeugt, dass der Mensch weit länger seinen substanziellen Beitrag zum Klimawandel leistet und zwar seit Beginn des Ackerbaus vor 11.000 Jahren. Ein Grund ist die eklatante Abweichung der CO2-Konzentration vom errechneten natürlichen Trend zu etwa dieser Zeit: Sie hätte eigentlich stetig abnehmen müssen, stattdessen steigt sie seit 8.000 Jahren stetig an. Man vermutet, dass die damals beginnende Abholzung von Wäldern und Freisetzung von Methan in der Viehhaltung der Kick-Off für den nun beschleunigten Klimawandel war. (zint)

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11:10 31.10.2011

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