Warum Peru wichtig für das Weltklima ist

von Tebke Böschen

Winzig kleine Lebewesen aus dem Meer sind in der Lage, die Wassertemperaturen ihrer Umgebung aufzuzeichnen. In ihren Schalen steckt die Information, wie sich die Temperaturen im Laufe der letzten 15.000 Jahre verändert haben. Die Erforschung von Wassertemperaturen aus der Vergangenheit ist wichtig, weil die Temperaturen der Ozeane einen Einfluss auf das Weltklima haben.

Der Grund, sich mit den Wassertemperaturen vor Peru zu beschäftigen, ist, dass es einen Zusammenhang zwischen den Temperaturen, dem Sauerstoffgehalt, der biologischer Produktivität und der Bindung von CO₂ im Wasser gibt. Das heißt, die Temperatur im Wasser hat indirekt einen Einfluss auf die CO₂-Bilanz und damit auf das Klima. „In den Weltozeanen gibt es Gebiete, in denen viel Sauerstoff im Meerwasser enthalten ist, und solche, in denen ein Mangel an Sauerstoff herrscht“, erklärt die 28jährige Wissenschaftlerin. „In Zonen mit einem Mangel an Sauerstoff kann – scheinbar paradoxerweise - die biologische Produktivität besonders hoch sein. Die Lebewesen bauen CO₂ in ihre Schalen ein und entziehen es damit der Atmosphäre. Sie wirken als CO₂-Speicher und verringern damit den Klimawandel“, beschreibt Böschen den Zusammenhang. Um diese Speicherfunktion zu quantifizieren, gilt es, die Dynamik der Sauerstoffminimumzonen, so der Fachterminus, zu verstehen.

Zum Hintergrund: Die Ausdehnung der „Sauerstoff-Minimum-Zonen“ wird unter anderem durch die Wassertemperaturen beeinflusst. Zonen mit extrem wenig Sauerstoff entstehen in Gebieten, in denen kaltes und nährstoffreiches Wasser aus großen Tiefen an die wärmere Oberfläche steigt; diesen Prozess bezeichnet man als Auftrieb. Die Intensität des Auftriebs ist von Temperaturunterschieden abhängig und deswegen ist auch die Ausdehnung von sauerstoffarmen Zonen zu einem Teil temperaturabhängig. Wie aber entsteht der Mangel an Sauerstoff in Gegenden, in denen kaltes Wasser aufsteigt? Durch den Auftrieb wird sehr nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche transportiert, welches die Nahrungsgrundlage für kleine Algen darstellt. Geht es den Algen gut, dann vermehren sie sich und bilden so ein Nahrungsangebot für kleine Fische. Diese „Nahrungs-Kettenreaktion“ setzt sich bis hin zu großen Lebewesen fort, dadurch sind Auftriebsgebiete von einem Überfluss an Leben im Meer gekennzeichnet. Viele Lebewesen entziehen dem Wasser aber auch viel Sauerstoff, denn auch die Tiere und Pflanzen im Meer brauchen zum Leben Sauerstoff. Deswegen entstehen Sauerstoff-Minimum -Zonen oft in Ozeanregionen, in denen ein Auftrieb von kaltem und nährstoffreichem Wasser stattfindet.

Die Wassertemperaturen sind dabei sozusagen einer der Motoren, die den Auftrieb von kaltem Wasser beeinflussen. Und da dies Vorgänge sind, die sich über lange Zeiträume erstrecken, erforschen die Wissenschaftler vor Peru, wie sich hier die Wassertemperaturen in den vergangenen 15.000 Jahren verändert haben. Um die Temperaturen rekonstruieren zu können, ist eine Expedition mit dem Forschungsschiff nötig. Von Bord dieses Schiffes aus werden Proben vom Meeresboden genommen. In diesen Proben stecken die Informationen, wie sich das Klima in der Region vor Peru in der Vergangenheit verändert hat: In Form von toten, auf den Meeresboden abgesunkenen Lebewesen. Diese sogenannten Foraminiferen, die kleiner als ein Millimeter sind, werden im Labor in Kiel aus den Proben isoliert und ihre Schale wird untersucht. Diese besteht, wie bei Muscheln oder Schnecken, aus Kalk und damit aus gebundenem CO₂. „Durch Messungen an den Schalen kann man berechnen, wie warm es im Meer vor Peru war, als die Foraminiferen gelebt haben. Dadurch erhält man Informationen darüber, wie sich der Auftrieb von kaltem Wasser verändert hat.“, berichtet Böschen.

Bei ihrer Untersuchung der Proben aus dem Meer vor Peru geht Tebke Böschen folgendermaßen vor: Als erstes wäscht sie die Proben über einem Sieb mit Wasser. „Die Maschen des Siebes sind 63 Mikrometer groß, 1 Mikrometer ist der tausendste Teil eines Millimeters“, berichtet sie. Alle Sandkörner und Teile, die kleiner als 63 Mikrometer sind, fließen mit dem Wasser unten aus dem Sieb heraus und verschwinden im Abfluss. Wenn im Sieb nur noch Foraminiferen, Muschelschalen und andere Bruchstück liegen, ist die Probe fertig gewaschen und kann getrocknet werden. Die trockenen Proben werden sortiert und die Foraminiferen, die für die Messungen gebraucht werden, nimmt man aus den Proben raus. Weil die Schalen dieser Lebewesen so unglaublich klein sind, braucht man ein Mikroskop, um sie erkennen und unterscheiden zu können. Böschen erklärt: „Aus einer Probe werden 25 Schalen heraus gesucht und anschließend zwischen zwei Glasplatten vorsichtig zerbrochen. Das ist wichtig, weil die Schalen im nächsten Schritt gereinigt werden und dazu die kleinen Kammern, die alle Schalen haben, geöffnet werden müssen.“ Nach der Reinigung werden die kalkhaltigen Schalen in einer Säure aufgelöst. Jetzt können sie gemessen werden und dabei wird der Gehalt an Sauerstoff, Eisen, Chlor und weitere Elementen bestimmt. Aus dem Verhältnis der Elemente Kalzium und Magnesium kann man anschließend berechnen, wie warm oder kalt es in der Vergangenheit war. Das liegt daran, dass Foraminiferen unterschiedliche Mengen dieser beiden Elemente in ihre Schalen einbauen – je nachdem wie die Wassertemperaturen waren.

Zu wissen, wie warm das Meer vor Peru in den letzten 15.000 Jahren war, ist ein kleiner Beitrag dazu, die sauerstoffarmen Zonen und ihren Einfluss auf das Klima besser zu verstehen. Viele Wissenschaftler arbeiten daran, dieses System zu erforschen, unter ihnen Geologen, Chemiker, Biologen und Meteorologen. Aber nicht immer funktioniert in der Forschung alles nach Plan. Gerade hat Tebke Böschen festgestellt, dass die kleinen Lebewesen, die sie aus dem Meeresboden für ihre Messungen braucht, nicht so häufig sind wie gedacht. „Jetzt werde ich wesentlich länger brauchen, um die 25 Schalen, zu finden, die ich für jede Messung brauche“, ärgert sie sich und wendet sich wieder ihrem Mikroskop zu – auf der Suche nach weiteren Antworten. Sobald alle Schalen isoliert und gemessen wurden, kann die junge Wissenschaftlerin die Temperaturen im Meer vor Peru berechnen. Und damit ihren kleinen Beitrag zum Verständnis der „Sauerstoff-Minimum-Zone“ vor Peru leisten.

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