Neue Forschungen zum marinen Phosphorkreislauf vertiefen unser Verständnis der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Ökosysteme in Küstenmeeren. Die gemeinsam von der University of East Anglia in Zusammenarbeit mit dem Sino-UK Joint Research Centre an der Ocean University of China geleitete Forschung untersuchte die Auswirkungen von Aerosolen und Flussabflüssen auf Mikroalgen in den Küstengewässern Chinas.
Ein Artikel, der diese Arbeit beschreibt, ist in veröffentlicht Naturkommunikation.
Dabei wurde eine „anthropogene Stickstoffpumpe“ identifiziert, die den Phosphorkreislauf und damit wahrscheinlich auch die Artenvielfalt an Küsten und die damit verbundenen Ökosystemleistungen verändert.
In einem ausgewogenen Ökosystem liefern Mikroalgen, auch Phytoplankton genannt, Nahrung für eine Vielzahl von Meeresbewohnern, darunter Fische, Garnelen und Quallen.
Der leitende Forscher Haoyu Jin, ein Gastdoktorand. Student an der School of Environmental Sciences der Ocean University of China der UEA sagte: „Unsere Arbeit liefert die Grundlage für das Verständnis der Folgen der vom Menschen verursachten Eutrophierung, bei der Nährstoffe zu massiven Algenblüten führen und die Stickstoff-Phosphor-Nährstoffstruktur aus dem Gleichgewicht bringen. Aufgrund der wirtschaftlichen Aktivität insbesondere in In den Küstenregionen, die zu den produktivsten der Welt gehören, kommt es zu einer erhöhten Abfallproduktion, darunter flüssige Stoffe und Aerosole. Erstere landen in den Flüssen und letztere in der Atmosphäre.
„Unsere Studie zeigt, dass gelöster Stickstoff der vorherrschende Nährstoff in diesen Abfallprodukten ist, die den Flüssen und der Atmosphäre zugeführt werden. Das Leben benötigt jedoch auch andere Nährstoffe, und einer, der ebenso wichtig ist, ist Phosphor. Was wir herausgefunden haben, ist, dass die Zugabe von Nitrat als … Abfallprodukte in Flüssen und der Atmosphäre reduzieren Phosphat in den Küstenmeeren so stark, dass die Algen schließlich durch diesen Nährstoff eingeschränkt werden.
„Einige von ihnen sind jedoch in der Lage, auf einen Phosphorvorrat zuzugreifen, der in der Vergangenheit in Küstenmeeren eine geringere Rolle spielte und als gelöster organischer Phosphor (DOP) bekannt ist.“
Die Forscher führten eine Reihe von Mikrokosmos-Experimenten in Chinas Küstenmeeren durch.
Phytoplankton benötigt normalerweise gelösten anorganischen Phosphor (DIP) für sein Wachstum. Da dies jedoch durch den steigenden Stickstoffgehalt begrenzt wird, konnten die Mikroalgen die Aktivität der alkalischen Phosphatase steigern, um gelösten organischen Phosphor (DOP) zu nutzen.
Co-Forscher Prof. Thomas Mock von der School of Environmental Sciences der UEA sagte: „Wenn wir so weitermachen wie bisher und die Küstenmeere mit meist nitratreichen Abfallprodukten verschmutzen, werden sich die biologischen Küstengemeinschaften verändern, weil nur diese Primärproduzenten gedeihen werden.“ die in der Lage sind, stattdessen organischen Phosphor zu nutzen. Es ist im Grunde ein Paradoxon: Obwohl wir die Küstenmeere mit Nährstoffen belasten, geschieht dies nicht mit der ausgewogenen Menge an Nährstoffen, die den Bedürfnissen der Meeresorganismen entspricht.
„Was die Mikrobiota der Ozeane angeht, werden sie wahrscheinlich ihre Vielfalt und ihren Stoffwechsel ändern, um mit dieser schlechten Ernährung zurechtzukommen. Da sie jedoch als Primärproduzenten die Nahrungsnetze der Küsten unterstützen, wird es Folgewirkungen auf die Ökosystemdienstleistungen der Küstenmeere geben.“ , wie zum Beispiel Fischerei.“
Die meisten früheren Studien zu diesem Thema konzentrierten sich auf offene Ozeane, die im Allgemeinen einen geringen Gehalt an Pflanzennährstoffen aufweisen und in denen die Auswirkungen von Flussabflüssen aufgrund der geografischen Reichweite begrenzt sind.
Im Gegensatz dazu hat diese Arbeit Beweise dafür geliefert, dass atmosphärische Deposition und Flussabfluss das Wachstum von Phytoplankton in den Küstenmeeren Chinas und wahrscheinlich auch in anderen Küstenmeeren mit industrieller Aktivität auf dem angrenzenden Land stimulieren können.
Die Forschung stellt den Antriebsmechanismus für das Phytoplanktonwachstum unter dem Einfluss menschlicher Aktivitäten vor, die sogenannte „anthropogene Stickstoffpumpe“, bei der Phytoplankton eine große Menge Stickstoff absorbiert, den Phosphormangel verschlimmert und die Bioverfügbarkeit von DOP für das Phytoplanktonwachstum erhöht.
Darüber hinaus zeigt die Studie, dass die Hydrolyse und Nutzung von DOP gemeinsam durch die Konzentration von gelöstem anorganischem Phosphor und Phytoplankton-Biomasse reguliert werden, was darauf hindeutet, dass der von der „anthropogenen Stickstoffpumpe“ angetriebene Prozess in Küstenmeeren weltweit mit unterschiedlichen Nährstoffgehalten weit verbreitet ist.
Weitere chinesische Forschungspartner sind das Laoshan Laboratory, die Yantai University, das Yantai Institute of Coastal Zone Research und die University of Chinese Academy of Sciences in Peking.
Mehr Informationen:
Atmosphärische Deposition und Flussabfluss stimulieren die Nutzung von gelöstem organischem Phosphor in Küstenmeeren. Naturkommunikation (2024).