No glacial fertilization effect in the Antarctic Ocean

Im 200 Meter langen Tiefseebohrkern U1537 wurde die Klimageschichte der letzten 1,5 Millionen Jahre detailliert aufgezeichnet. „Wir haben eine ähnliche Auflösung wie in den Eiskernen, können aber weiter zurückschauen und so schon ‚vorhersagen‘ wie es bei Oldest Ice zumindest in den Staubzyklen aussehen wird“, berichtet Dr. Thomas Ronge vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), der sowohl an der JOIDES Resolution-Expedition als auch an der Nature Communications-Studie beteiligt war. „Der Kern wurde inoffiziell auch Eiskern der Meere getauft“, sagt der AWI-Geologe augenzwinkernd und bezieht sich dabei auf das Projekt Beyond EPICA – Oldest Ice, bei dem AWI-Forschende und internationale Partner auf dem antarktischen Eisschild eine Eiskern-Tiefenbohrung durchführen. Durch die Analyse des aktuellen Sedimentkerns lässt sich die abgebildete Zeitspanne zur Rekonstruktion des Staubeintrags annähernd verdoppeln, da antarktische Eisbohrkerne lediglich die letzten 800.000 Jahre abdecken. Die aktuellen Aufzeichnungen aus der Tiefsee zeigen, dass die Staubablagerung während der Eiszeiten tatsächlich um das 5- bis 15-Fache erhöht waren. Dies spiegelt sich auch in den Eisbohrkernen wider.

Die Forschenden fanden jedoch keine Belege für einen Düngungseffekt durch Staub im antarktischen Ozean während der Eiszeiten. Vielmehr war die Produktion etwa von Algen und damit die CO₂-Festlegung nur zu Warmzeiten hoch, wenn der Staubeintrag in die Scotia-See gering war. Zu Kaltzeiten verhinderten folglich andere Prozesse, dass das im Ozean gespeicherte CO₂ in die Atmosphäre entweichen und eine Erwärmung auslösen konnte. Hier ist vor allem eine stark ausgedehnte Meereisbedeckung, eine intensivere Schichtung im Ozean sowie eine geringere Dynamik der Strömungssysteme zu nennen, die zu einer Senkung des C0₂-Gehalts der Atmosphäre in Kaltzeiten beitrug.

Die gegenläufige Entwicklung der Staubablagerung und der ozeanischen Produktivität während der Eis- und Warmzeiten des Pleistozäns werden von langfristigen, schrittweisen Veränderungen des Klimasystems im Südpolargebiet begleitet. Die Bioproduktivität war während der Warmzeiten der letzten 400.000 Jahre besonders hoch, unterschied sich jedoch während des mittelpleistozänen Übergangs vor 1,2 Millionen bis vor 700.000 Jahren nur unwesentlich von derjenigen in Kaltzeiten. Im Laufe des Übergangs deckte der Staubeintrag immer größere Areale in der südlichen Hemisphäre ab. Vor 900.000 Jahren kam es weiterhin zu abrupten Änderungen, die auf eine stärkere Vergletscherung der Antarktis hindeuten.

„Es gibt zwar Hinweise auf einen Düngeeffekt während der Eiszeiten in Bohrkernen außerhalb der antarktischen Zone“, ordnet Weber ein. „Unsere Studie zeigt jedoch, dass die atmosphärischen CO₂-Schwankungen nicht allein von der Eisendüngung durch die Staubablagerungen abhängen. Im antarktischen Ozean ist es vielmehr ein komplexes Zusammenspiel aus Westwindsystem, Produktivität und Rückkopplung mit dem Meereis. Diese Beziehung ist über die letzten 1,5 Millionen Jahre hinweg beständig gewesen“.