Posted in: Klima, Meeresforschung 4. August 2011 18:43 Weiter lesen →

Kalkalgen: Dünneres Skelett bei Ozeanversauerung

Morphotypen der Kalkalge Emiliania huxleyi mit unterschiedlichem Kalzifizierungsgrad
Abbildung oben: Die Aufnahme zeigt die Kalkalge Emiliania huxleyi. Im Vordergrund ist ein Organismus mit starkem Kalkskelett zu sehen, der Kalzifizierungsgrad nimmt nach hinten ab. Foto: Luc Beaufort, CEREGE (Univ. Aix-Marseille/CNRS)

Algen der Gruppe Coccolithophoriden bilden ein dünneres Kalkskelett aus, wenn der pH-Wert im Meer sinkt. Damit reagieren sie auf die zunehmende Versauerung des Meerewassers durch zu viel Kohlendioxid. Die Veränderungen wirken sich auf den globalen Kohlenstoffhaushalt aus, denn die Algen beeinflussen den Austausch von Kohlendioxid zwischen Ozean und Atmosphäre.
 
Etwa ein Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids wird von den Ozeanen aufgenommen. Dort reagiert es zu Kohlensäure und deren Reaktionsprodukten. Die zunehmende Verbrennung fossiler Energieträger hat im letzten Jahrhundert zu einer verstärkten Versauerung der Ozeane geführt. Besonders empfindlich reagieren kalkbildende Organismen wie Korallen und Kalkalgen. Die mikroskopisch kleinen Algen, so genannte Coccolithophoriden, gehören zum Phytoplankton und bauen ein Skelett aus Kalkplättchen auf.

Die Gruppe der Coccolithophoriden ist sehr verbreitet und produziert einen Großteil des marinen Kalks. Wie die Algen auf Ozeanversauerung in ihrer natürlichen Umgebung reagieren, ist jetzt erstmals im globalen Maßstab untersucht worden. Mithilfe einer von Luc Beaufort am französischen Forschungsinstitut CEREGE entwickelten Methode analysierten Forscher eine Vielzahl von Plankton- und Sedimentproben. Die Proben dokumentieren die Veränderungen in der Kalzifizierung der Mikroalgen im Ozean über die letzten 40.000 Jahre bis in die Gegenwart.

Die Ergebnisse zeigen, dass Coccolithophoriden weniger Kalk bilden, wenn das Wasser weniger Karbonationen enthält, also einen geringeren pH-Wert hat. „Die Reaktionen im natürlichen System sind hierbei viel stärker als bislang angenommen“, sagt Björn Rost vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, der an der Studie beteiligt ist. „Bereits kleine physiologische Unterschiede in ihren Reaktionen auf Umweltveränderungen können große ökologische Konsequenzen haben, wenn dies ihre Konkurrenzfähigkeit beeinflusst.“

Bei zunehmender Ozeanversauerung könnten solche Arten verdrängt werden, die mehr Energie zum Aufbau ihres Kalkskeletts investieren müssen, befürchten die Forscher. Somit könnte die Gruppe der Coccolithophoriden zukünftig weniger Kohlenstoff aufnehmen – mit ungewissen Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf.

Satellitenaufnahme einer Algenblüte Kalkalgen-Blüte vor der Südwestküste Englands. Foto: NASA

Allerdings zeigt die Studie auch, dass es Ausnahmen von diesem generellen Trend geben kann. Eine solche Ausnahme fanden die Forscher in der Küstenzone Chiles, wo die „sauersten“ Bedingungen in heutigen Ozeanen herrschen. Der pH-Werte liegt dort bei 7,6 bis 7,9 statt durchschnittlich 8,1. Trotzdem leben dort Algen mit extrem starkem Kalkskelett.

Die genetische Analyse habe gezeigt, so die Forscher, dass es einem Stamm der Algenart Emiliania huxleyi offensichtlich gelungen sei, sich an die ungünstigen Umweltbedingungen anzupassen. In Hinblick auf die derzeitige hohe Geschwindigkeit des Klimawandels sei es jedoch äußerst fraglich, ob andere Vertreter der Mikroalgen fähig seien, sich diesem Tempo anzupassen.

Forschung: Luc Beaufort, Björn Rost, u.a., in „Nature“ Vol. 476, 7358, pp 80-83; DOI: 10.1038/nature10295

WWW:
Abstract in „Nature“
Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung

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