Sie sind die wichtigsten Sauerstoffproduzenten unseres Planeten: Die mikroskopisch kleinen Meeresalgen des Phytoplanktons erzeugen gut 50 Prozent allen Sauerstoffs in der Erdatmosphäre und sind für rund die Hälfte der irdischen Nettoprimärproduktion verantwortlich. Gleichzeitig binden sie durch ihre Photosynthese enorme Mengen an CO2 und wirken damit als Puffer im Klimasystem. “Das Absinken des photosynthetisch produzierten organischen Materials in die Tiefen der Ozeane hält die atmosphärischen CO2-Konzentrationen rund 200 parts per million (ppm) niedriger als es bei einem Phytoplankton-freien Ozean der Fall wäre”, erklären Adam Stoer und Katja Fennel von der Dalhousie University im kanadischen Halifax. Umso wichtiger ist es, die Menge und Produktivität dieser winzigen Klimahelfer und ihre langfristigen Entwicklungstrends möglichst genau zu kennen. Doch das ist angesichts der enormen Größe der Weltmeere nicht einfach.
Tauchbojen blicken unter die Meeresoberfläche
Bisher beruhten Messungen der großräumigen und globalen Phytoplanktondichte meist auf den Daten von Satelliten, die anhand des absorbierten und reflektierten sichtbaren und nahinfraroten Lichts die Dichte an Chlorophyll-a im Oberflächenwasser der Meere erfassen können. “Allerdings haben diese Satellitenmessungen zwei bekannte Beschränkungen: Erstens sind sie auf die Oberflächenschicht des Wassers begrenzt und zweitens ist Chlorophyll-a kein idealer Messwert für die Phytoplankton-Biomasse”, schreiben Stoer und Fennel. Der Grund dafür: Einzellige Meeresalgen leben auch in tieferen Wasserschichten und tragen dort zur CO2-Bindung und Biomasseproduktion bei. Außerdem könne sich je nach Algenart und Wachstumsbedingungen die Menge an Chlorophyll-a in den einzelnen Phytoplanktonzellen unterscheiden, erklären die Forschenden. Daher konnten bisherige Studien die Phytoplankton-Biomasse in den Ozeanen nur schätzen: Ihre Ergebnisse variierten zwischen 250 und 2400 Millionen Tonnen Phytoplankton-Kohlenstoff.
Inzwischen gibt es jedoch eine Möglichkeit, die Dichte und Verteilung der einzelligen Meeresalgen auch unterhalb der Sehtiefe der Satellitenmessungen zu erfassen – mithilfe der sogenannten Argo-Floats. Diese sensorbestückten, autonomen Messbojen sind so programmiert, dass sie im Laufe bestimmter Zeitabstände Messungen in verschiedenen Meerestiefen bis in 6000 Meter Tiefe durchführen. In regelmäßigen Abständen tauchen sie auf und funken ihre Messdaten über Satelliten an zentrale Datenzentren. Zurzeit schwimmen in den Weltmeeren fast 4000 solcher Argo-Floats. Stoer und Fennel haben nun die Daten von 903 speziell für biogeochemische Messungen ausgelegten Argo-Bojen in Pazifik, Atlantik und Indischem Ozean ausgewertet, darunter fast 99.350 sogenannte biooptische Profile, die Auskunft über Phytoplanktondichte und -beschaffenheit geben. Stoer und Fennel ermittelten mithilfe dieser Daten die Phytoplankton-Biomasse im Wochenabstand für verschiedene Tiefen und Breitengrade und verglichen die Werte mit satellitenbasierten Chlorophyll-a-Messungen.
