Die Menge an Kohlenstoff, die von mikroskopisch kleinem Plankton gespeichert wird, wird im kommenden Jahrhundert zunehmen, prognostizieren Forscher der University of Bristol und des National Oceanography Centre (NOC).
Unter Verwendung der neuesten IPCC-Modelle (Intergovernmental Panel on Climate Change) erwartet das Team die „biologische Pumpe“ – einen Prozess, bei dem mikroskopisch kleine Pflanzen, oft als Phytoplankton bezeichnet, Kohlenstoff aufnehmen und dann sterben und in die Tiefsee sinken, wo Kohlenstoff für Hunderte gespeichert wird von Jahren – um zwischen 5 und 17 % des gesamten Anstiegs der Kohlenstoffaufnahme durch die Ozeane bis 2100 auszumachen. Ihre Ergebnisse wurden heute in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
Der Hauptautor Dr. Jamie Wilson von der School of Earth Sciences der University of Bristol erklärte: „Die biologische Pumpe speichert ungefähr die doppelte Menge an Kohlendioxid, die sich derzeit in unserer Atmosphäre in der Tiefsee befindet. Da Plankton empfindlich auf den Klimawandel reagiert, Dieser Kohlenstoffspeicher wird sich wahrscheinlich in seiner Größe ändern, also wollten wir verstehen, wie sich dies in Zukunft als Reaktion auf den Klimawandel ändern würde, indem wir uns die neuesten Zukunftsprognosen der IPCC-Modelle ansehen.
Mikroskopisch kleine Organismen namens Plankton, die auf der sonnenbeschienenen Oberfläche des Ozeans leben, verwenden Kohlendioxid während der Photosynthese. Wenn dieses Plankton stirbt, sinken seine Überreste schnell durch die „Twilight Zone“ des Ozeans (200–1000 m), wo Umweltfaktoren wie Temperatur und Sauerstoffkonzentration und ökologische Faktoren, wie z. B. das Fressen durch anderes Plankton, steuern, wie vieles gelangt in die Tiefsee, wo der Kohlenstoff aus ihren Körpern für Hunderte bis Tausende von Jahren von der Atmosphäre ferngehalten wird. Die Erwärmung der Ozeane verlangsamt die Zirkulation und verlängert die Zeit, in der Kohlenstoff in der Tiefsee gespeichert wird.
Die mitwirkende Autorin Dr. Anna Katavouta, die mit der Nachwuchswissenschaftlerin Dr. Chelsey Baker, beide vom National Oceanography Centre, zusammenarbeitete, fügte hinzu: „Unsere Forschung ergab einen stetigen Anstieg des durch die biologische Kohlenstoffpumpe im Ozean gespeicherten Kohlenstoffs im Laufe des 21. Jahrhunderts Jahrhundert in den neuesten IPCC-Modellprojektionen. Im Gegensatz dazu fanden wir einen Rückgang der globalen Exportproduktion (die Menge an organischer Substanz, wie z. B. totes Plankton, die unter die Meeresoberfläche sinkt), was darauf hindeutet, dass die Exportproduktion möglicherweise nicht so genau ist a Metrik für die biologische Kohlenstoffpumpe als bisher angenommen. Wir haben gezeigt, dass der Fluss organischer Materie bei 1000 Metern stattdessen ein besserer Indikator für die langfristige Kohlenstoffbindung im Zusammenhang mit der biologischen Kohlenstoffpumpe ist. Dieses Ergebnis wird uns helfen, die Prozesse, die diese steuern, besser zu verstehen die biologische Kohlenstoffpumpe und um zuverlässiger vorhersagen zu können, wie viel des durch menschliche Aktivitäten freigesetzten Kohlenstoffs in Zukunft im Ozean gespeichert wird.“
Die IPCC-Modelle haben jedoch keine konsistente Darstellung der umweltbezogenen und ökologischen Prozesse in der Twilight Zone. Dies führt zu einer großen Unsicherheit darüber, wie viel aus der Atmosphäre stammendes Kohlendioxid die biologische Pumpe über das Ende des Jahrhunderts hinaus speichern wird. Theoretisch könnte die Kohlenstoffspeicherung durch die biologische Pumpe nach 2100 ins Stocken geraten und stattdessen als Kohlendioxidquelle für die Atmosphäre fungieren, was den Klimawandel weiter verschärfen könnte.
Dr. Wilson fügte hinzu: „Diese Forschung zeigt die entscheidende Bedeutung der Twilight-Zone-Region des Ozeans für die biologisch bedingte Kohlenstoffspeicherung im Ozean. Dieser Teil des Ozeans ist immer noch wenig erforscht, weil er so schwer zu beobachten ist, aber es ist auch so gerade jetzt beginnen, unter den Druck von Umweltveränderungen, Fischerei und Tiefseebergbau zu geraten.
„Wenn wir verstehen, wie die Twilight Zone kontrolliert, wie viel Kohlenstoff durch die Biologie im Ozean gespeichert wird, können wir herausfinden, wie wir die schlimmsten Auswirkungen menschlicher Praktiken wie Fischerei und Bergbau vermeiden können.“
Das Team wird nun daran arbeiten, herauszufinden, welche Prozesse in der Twilight Zone die wichtigsten für die biologisch angetriebene Kohlenstoffspeicherung sind, und Ozeanmodelle aktualisieren, damit sie zukünftige Veränderungen zuverlässig vorhersagen können.
Jamie D. Wilson et al., Die biologische Kohlenstoffpumpe in CMIP6-Modellen: Trends und Unsicherheiten des 21. Jahrhunderts, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2204369119.