Er wird in Form von CO2 aus der Atmosphäre gebunden, in Biomasse eingebaut und dann durch Abbauprozesse oder Verbrennung wieder freigesetzt: Der Kohlenstoff durchläuft auf unserem Planeten einen Kreislauf mit fundamentaler Bedeutung für das Leben und das Klima. Deshalb ist auch das Verständnis der komplexen Transport- und Umwandlungsprozesse im Rahmen dieses Systems so wichtig. Nur so lassen sich globale Kohlendioxidbudgets einschätzen sowie Prognosen zur Erderwärmung erstellen. Eine zentrale Rolle im Rahmen des Kohlenstoffkreislaufs kommt dabei den Ozeanen zu: An der Meeresoberfläche nehmen einzellige Algen CO2 aus der Atmosphäre auf und sinken nach ihrem Tod in die Tiefe. Erreicht der so gebundene Kohlenstoff das Tiefenwasser, wird er erst wieder frei, wenn das Wasser durch Umwälzströmungen wieder an die Meeresoberfläche gelangt. Manchmal wird die Biomasse allerdings auch in Sedimenten abgelagert und kann dadurch über sehr lange Zeiträume gebunden bleiben.
Fragender Blick auf den arktischen Ozean
Dieser auch als biologische Kohlenstoffpumpe bezeichnete Prozess kann somit Kohlenstoff für sehr lange Zeiträume aus der Atmosphäre entfernen und stellt damit eine wichtige Senke im Kohlenstoffkreislauf unseres Planeten dar. Eine vergleichsweise geringe Bedeutung wird dabei bisher dem Nordpolarmeer zugesprochen. Denn seine biologische Produktivität ist im Vergleich zu anderen Ozeanen begrenzt: Durch die lange Polarnacht und die weitreichende Meereisbedeckung fehlt oft Licht und zudem ist das Nährstoffangebot eingeschränkt. Dadurch haben die winzigen Algen in den oberen Wasserschichten im Vergleich zu anderen Weltmeeren schlechte Wachstumsbedingungen und können weniger Biomasse aufbauen.
Deshalb sorgten die Messungen des Forscherteams um Andreas Rogge vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven, zunächst für Erstaunen: Während der Expedition „ARCTIC2018“ im Sommer 2018 mit dem Forschungsschiff Akademik Tryoshnikov entdeckten die Wissenschaftler im Nansenbecken im zentralen Nordpolarmeer große Mengen von Kohlenstoff in der Form von Partikeln aus Biomasse. Genauere Untersuchungen zeigten dann, dass der kohlenstoffreiche Wasserkörper in eine Tiefe von bis zu zwei Kilometern reicht. Es zeichnete sich schließlich ab, dass es sich um Bodenwasser aus der Barentssee beziehungsweise der Karasee handelt – zwei südlich an das Becken anschließende flache Randmeere des arktischen Ozeans. Wie die Forscher erklären, handelt es sich um Wasser, das entsteht, wenn sich im Winter Meereis bildet. Das kalte, schwere Wasser sinkt dort ab und fließt dann schließlich vom flachen Schelf an der Küste den Kontinentalhang hinab in das tiefe arktische Becken. Die Fahne mit dem kohlenstoffreichen Wasser reicht dabei vom Schelf der Barents- und Karasee bis zu etwa 1000 Kilometer weit in das arktische Tiefseebecken, sagen die Forscher.
