Wussten Sie, dass die Hälfte des Sauerstoffs, den Sie atmen, aus den Ozeanen stammt? Hier ist die Erklärung

Der Ozean produziert einen Großteil des Sauerstoffs, den wir atmen. Phytoplankton und andere Meerespflanzen sind auf Nährstoffe aus dem Himmel angewiesen: Hier kommt die wichtige Rolle des vom Wind verwehten Staubs ins Spiel.

Phytoplankton
Phytoplankton und Meerespflanzen benötigen Nährstoffe aus der Atmosphäre, um sich zu ernähren.

Phytoplankton und andere Meerespflanzen produzieren die Hälfte des atmosphärischen Sauerstoffs der Erde und haben große Auswirkungen auf Nahrungsnetze und Klima. Um sich zu entwickeln und zu wachsen, sind sie auf Nährstoffe aus dem Himmel angewiesen, die schwer zu quantifizieren sind. Wir erinnern uns wahrscheinlich daran, dass Pflanzen Kohlendioxid aus der Luft absorbieren, um organische Verbindungen herzustellen und den Sauerstoff freizusetzen, den aerobe Organismen, einschließlich des Menschen, zum Leben brauchen.

Etwa die Hälfte des Sauerstoffs auf der Erde stammt aus dem Meer, und etwa die gleiche Menge wird von Meereslebewesen verbraucht.

Was viele nicht wissen, ist, dass ihre aquatischen Gegenstücke, insbesondere das Phytoplankton und die Mikroben im Ozean, genauso viel Sauerstoff produzieren wie die an Land. In der Tat füllt jeder zweite Atemzug, den wir nehmen, unsere Lungen mit Sauerstoff, der in den Ozeanen erzeugt wird.

Einem Bericht des US-amerikanischen National Ocean Service zufolge stammt etwa die Hälfte des Sauerstoffs auf der Erde aus dem Meer; etwa die gleiche Menge wird von Meereslebewesen verbraucht. Auf dem Land extrahieren autotrophe Pflanzen und Mikroben Nährstoffe aus dem Boden, Kohlendioxid aus der Luft und Energie von der Sonne, um ihre eigene Nahrung in einem Prozess zu produzieren, der Primärproduktion genannt wird.

Der gleiche Prozess findet im Meer statt, aber im offenen Ozean können Autotrophe Organismen nahe der Oberfläche keine Nährstoffe direkt aus Felsen oder Sedimenten am Meeresboden extrahieren. Und da sie weit von Flussmündungen entfernt leben, sind sie oft auf vom Wind verwehte Aerosole wie Mineralstaub angewiesen, um ihren täglichen Nährstoffbedarf zu decken.

Die Notwendigkeit, diesen Prozess besser zu verstehen

Wegen der Bedeutung dieses gesamten Prozesses ist die Untersuchung des Ausmaßes, in dem Nährstoffe in windverwehten Aerosolen die Primärproduktion im offenen Ozean beeinflussen, ein aktives Forschungsgebiet.

Ein Beispiel dafür ist der Staub, der vom Wind in der Sahara-Wüste aufgewirbelt und über den Atlantik nach Nordamerika oder in den Amazonas transportiert wird und dabei Nährstoffe mit sich bringt. Er ist auch für unser Verständnis des globalen Klimas von wesentlicher Bedeutung, da ein Teil des Kohlenstoffs, der von den Meeresbewohnern bei der Photosynthese aufgenommen wird, schließlich in der Tiefsee gespeichert wird.

Die Schwierigkeiten bei der Quantifizierung des Nährstoffaustauschs zwischen der Atmosphäre und dem Ozean in der Natur und im Labor stellen eine große Herausforderung für ein gutes Verständnis dar.

Die internationale RUSTED (Reducing Uncertainty in Soluble aerosol Trace Element Deposition) Gruppe befasst sich nun mit diesen Herausforderungen, um sicherzustellen, dass Aerosol-Nährstoffdaten aus verschiedenen Forschungsarbeiten effektiv verglichen und interpretiert werden können, um die makroskopischen Auswirkungen auf mikroskopische Meeresorganismen zu beleuchten.

Weder zu viel noch zu wenig

Wie an Land haben sich die Primärproduzenten im Meer so angepasst, dass sie in einem optimalen Licht- und Temperaturbereich und mit dem richtigen Gleichgewicht an Mikro- und Makronährstoffen gedeihen. Sauerstoff erzeugende Meeresmikroben benötigen anorganische Mineralien, die so genannten Mikronährstoffe, und organische Vitamine in relativ geringen Mengen, um ein gesundes Wachstum und die Fortpflanzungsfähigkeit zu erhalten.

Ausrüstung
Die Ausrüstung für die Aerosolprobenahme, die zur Informationsgewinnung verwendet wurde. Die drei grauen Kästen in der Nähe der Geländer sind Aerosol-Sammler und enthalten die Filter zum Sammeln von Aerosolpartikeln sowie den weißen Zylinder, der an den Geländern angebracht ist.

Pflanzen benötigen Mikronährstoffe, insbesondere Eisen, für die Energieproduktion und die biochemische Katalyse, die letztlich die Assimilation von Makronährstoffen, nämlich Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor, unterstützt. Einige Nährstoffe sind in geringen Mengen nützlich, werden aber bei Überschreitung der Toxizitätsschwellen schädlich für die Gesundheit des Phytoplanktons und anderer Meerespflanzen und -organismen wie Fische, die sich von ihnen ernähren.

Wenn also die atmosphärische Zufuhr und der Transport von Mikronährstoffen in den offenen Ozean verändert werden, kann dies die Nährstoffbegrenzung mildern oder verschärfen. Es ist daher wichtig zu verstehen, wo, wann und warum diese Veränderungen auftreten können.

Große natürliche Aerosol-Ereignisse wie Staubstürme, Waldbrände und Vulkanausbrüche erzeugen manchmal große Mengen nährstoffhaltiger Luftpartikel, die ausreichen, um die vom Weltraum aus beobachteten Algenblüten auszulösen.

Diese Phänomene führen häufig zu einer Umverteilung von Nährstoffen über große Entfernungen, von terrestrischen Quellgebieten zu weit entfernten ozeanischen (oder terrestrischen) Ökosystemen. Die einfache Verteilung dieser Partikel über den Ozean garantiert jedoch nicht, dass die ozeanischen Autotrophen gut ernährt sind.

Quellenhinweis:

Shelley, R., MMG Perron, DS Hamilton y A. Ito (2024), El océano abierto, los aerosoles y cualquier otra respiración que puedas tomar, Eos, 105, https://doi.org/10.1029/2024EO240091 . Publicado el 1 de marzo de 2024.