Ein Sedimentkern aus dem pazifischen Sektor des Südpolarmeeres hat einem Forschungsteam des Alfred-Wegener-Instituts, der Universität Oldenburg und des amerikanischen Lamont-Doherty Earth Observatory einen Hinweis auf eine unerwartete Klimarückkopplung in der Südpolarregion geliefert: Wie die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience berichten, bestand während vergangener Eiszeitzyklen ein enger Zusammenhang zwischen Veränderungen des Westantarktischen Eisschildes und dem Algenwachstum im Ozean – allerdings anders als vermutet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der pazifische Sektor des Südpolarmeeres im Zuge der globalen Erwärmung in Zukunft womöglich weniger Kohlendioxid aufnehmen könnte als im Augenblick, sollte sich der als instabil geltende Westantarktische Eisschild weiter zurückziehen.
Der Sedimentkern, den das Team untersuchte, enthält Ablagerungen, die rund eine halbe Million Jahre in die Vergangenheit reichen und damit vier Eiszeitzyklen umfassen. Der Kern wurde bereits 2001 auf einer Expedition des Forschungseisbrechers Polarstern in knapp 5.000 Metern Wassertiefe zwischen Südamerika und Neuseeland entnommen – ein Gebiet südlich der sogenannten Polarfront und damit zum Südpolarmeer gehörend.
Der in der aktuellen Studie untersuchte Sedimentkern zeichnete ein unerwartetes Bild in Bezug auf das Element Eisen: In vergangenen Kaltzeiten wehten starke Winde vermehrt eisenhaltigen Staub von den Kontinenten ins Meer. Als Folge erhöhte sich das Algenwachstum und das Südpolarmeer nördlich der Polarfront nahm mehr CO2 auf. Das verstärkte jeweils zu Beginn der Eiszeiten die globale Abkühlung. „Im Normalfall wirkt die Zufuhr von Eisen im Südpolarmeer wie eine Düngung: Sie regt das Algenwachstum an, was wiederum dazu führt, dass der Ozean mehr Kohlendioxid aufnehmen kann“, erläutert Dr. Torben Struve von der Universität Oldenburg und Erstautor der Studie. Bei ihren Untersuchungen fanden die Forschenden heraus, dass der Eiseneintrag an der Stelle, an welcher der Kern gehoben wurde, vor allem in Warmzeiten im Vergleich zu benachbarten Meeresgebieten zwar besonders hoch war. „Das Wachstum des Phytoplanktons, also der Mikroalgen in den lichtdurchfluteten oberen Schichten des Ozeans, wurde dadurch jedoch nicht oder nur schwach angeregt, was somit zu einer stark verringerten Aufnahme von CO2 führte“, erklärt Dr. Frank Lamy, Paläoklimatologe am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und Koautor der Studie.
Mehr Eisen bedeutete nicht mehr Algen
Die Forschenden führen dies darauf zurück, dass es sich um stark verwitterte Sedimente handelte. Die Größe der Partikel deutet darauf hin, dass das Eisen durch Eisberge des Westantarktischen Eisschilds dorthin gelangt ist, der als relativ instabil gilt, da große Teile seines Eises unterhalb des Meeresspiegels liegen. Das Eisen, das diese Mineralkörnchen enthielten, lag der Analyse zufolge in einer schlecht löslichen Form vor, die Lebewesen nicht gut verwerten konnten. „Aus vorherigen Arbeiten in der Westantarktis wissen wir, dass unter dem Eisschild dort teils mehrere Millionen Jahre altes, stark verwittertes Gestein ausstreicht“, erläutert Koautor Dr. Johann Klages, Meeresgeologe am AWI. Immer, wenn der Eisschild in vergangenen Warmzeiten schrumpfte und dabei zahlreiche Eisberge abbrachen, trugen diese größeren Mengen der verwitterten Mineralien in den angrenzenden Südpazifik „Dieser Zusammenhang war für uns sehr überraschend.“ Dr. Lester Lembke Jene, Paläozeanograph und Koautor der Studie, fügt hinzu: „Die Gesamtmenge an Eisen war in diesem Bereich des Südpolarmeeres nicht der kontrollierende Faktor für das Algenwachstum.“
Die Ergebnisse zeigen, dass man nicht, wie bisher angenommen, pauschal davon ausgehen könne, dass eine Eisenzufuhr die CO2-Aufnahme des Südpolarmeers erhöht. Dies hänge vielmehr von der Bioverfügbarkeit des Eisens und damit etwa auch von der chemischen Zusammensetzung der eingetragenen Minerale ab. Damit leistet die Studie einen wichtigen Beitrag zur Klärung der Frage, wie empfindlich der Westantarktische Eisschild auf Klimaveränderungen reagiert. Verschiedene jüngere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sich das Eis in diesem Teil der Antarktis während der letzten Warmzeit vor rund 130.000 Jahren stark zurückgezogen hatte. Damals lagen die Temperaturen in etwa so hoch wie heute. In Zukunft könnte der Westantarktische Eisschild im Zuge der globalen Erwärmung weiter schrumpfen, dann seien ähnliche Szenarien wie in der letzten Warmzeit zu erwarten, so das Team.
„Wir erwarten zwar keinen baldigen Zusammenbruch des Eisschildes, beobachten aber bereits eine starke Ausdünnung und einen deutlichen Rückzug des Eises. Sollten wir also nicht schleunigst wirkungsvoll gegensteuern, könnte der WAIS unter künftigen Bedingungen langfristig weitgehend verschwinden“, erklärt Johann Klages. Ein weiterer Rückgang könnte zur Folge haben, dass eine erhöhte Eisbergproduktion diese verwitterten Gesteinsschichten erneut verstärkt in den pazifischen Sektor des Südpolarmeers trägt. Das könnte wiederum dazu führen, dass dieser weniger Kohlendioxid aufnimmt als heute – eine Rückkopplung, die den Klimawandel noch verstärken würde. Um mehr zum Ausmaß und zur Bedeutung dieses Phänomens sagen zu können, brauche es jedoch noch genauere geochemische Untersuchungen und weitere aussagekräftige Sedimentkerne aus dem Südpazifik.
Originalpublikation
Struve, T., Lamy, F., Gäng, F. et al. South Pacific carbon uptake controlled by West Antarctic Ice Sheet dynamics. Nat. Geosci. (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01911-0