Forschung untersucht den komplexen Kreislauf und die Auswirkungen des Klimawandels

Phytoplankton ist klein, aber oho. Es ist einer der wichtigsten Motoren der Primärproduktion in den Ozeanen der Erde. Es wandelt Sonnenlicht und Kohlendioxid (CO2) in chemische Energie um, bildet die Grundlage des aquatischen Nahrungsnetzes und transportiert jährlich etwa 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus der Atmosphäre in die Tiefsee.

Obwohl Stickstoff das am häufigsten vorkommende Element in der Erdatmosphäre ist, ist er in weiten Teilen des Ozeans der limitierende Faktor für das Wachstum von Phytoplankton. Dies gilt insbesondere für den Arktischen Ozean, wo geografische und klimatische Faktoren zu einem besonders komplexen Stickstoffkreislauf beitragen.

Im Journal of Geophysical Research: Biogeowissenschaften Kevin Arrigo und Kollegen überprüfen den aktuellen Wissensstand darüber, wie Stickstoff in arktische Gewässer gelangt und seine Form verändert, und wie sich diese Dynamik in einem sich ändernden Klima verändern könnte.

Zu den wichtigsten Stickstoffquellen des Arktischen Ozeans zählen horizontale Wasserströme aus anderen Ozeanen – vor allem aus dem Atlantik, der fast viermal so viel Wasser in die Arktis transportiert wie der Pazifik. Weitere Quellen sind Auftriebsströmungen und Flüsse.

Stickstoff kommt im Ozean in vielen Formen vor, darunter in zahlreichen organischen und anorganischen Formen, die entweder gelöst oder partikulär vorliegen können. Im frühen Frühjahr ist gelöstes Nitrat die Hauptform von Stickstoff auf der arktischen Oberfläche, aber Phytoplankton verbraucht es schnell und greift später in der Saison auf recyceltes Ammonium als Hauptquelle zurück.

Ein Großteil des partikulären organischen Stickstoffs, der als Nebenprodukt des Phytoplanktonwachstums entsteht, sinkt ab und lagert sich entweder im Sediment oder im tiefen Wasser in der Nähe des Meeresbodens ab. Dieser organische Stickstoff kann von Bakterien verbraucht und in Formen umgewandelt werden, die weiter oben in der Wassersäule oder zurück in die Atmosphäre gelangen können, um den Kreislauf fortzusetzen.

Die Autoren vermuten, dass der Klimawandel den Stickstoffkreislauf des Arktischen Ozeans zunehmend beeinflussen wird. Häufigere Waldbrände in der Arktis werden zu höheren Kohlenstoff- und Stickstoffemissionen führen. Steigende CO2-Werte in den Ozeanen tragen zur Versauerung der Ozeane bei, die sich wahrscheinlich auf die Nitrifikation (die Umwandlung von Ammonium in Nitrit und Nitrat) auswirken wird. Allerdings ist unklar, wie genau dies geschieht.

Das Schmelzen des Meereises wird vermutlich auch komplexe Auswirkungen haben: Mehr Süßwasser, das in den Ozean gelangt, könnte zu einer stärkeren Schichtung der Ozeane führen, doch es wird auch größere Teile des Ozeans dem Wind ausgesetzt sein, was wiederum die Durchmischung der Ozeane verstärken und die Schichtung verringern könnte.

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von Eos, gehostet von der American Geophysical Union, erneut veröffentlicht. Lesen Sie die OriginalgeschichteHier.