Angetrieben von physikalischen Prozessen zirkuliert das Wasser in den Ozeanen und ermöglicht auf diese Weise vielfältiges Leben – nicht nur an der Oberfläche, sondern sogar mehrere tausend Meter darunter. Möglich ist dies, da sauerstoffreiches Wasser von der Meeresoberfläche in der Nähe der Pole abkühlt und aufgrund der dabei zunehmenden Dichte nach unten sinkt, wo der Sauerstoff von den dort lebenden Organismen veratmet wird. Bisher gingen Forscher davon aus, dass der Sauerstoffgehalt des Tiefseewassers vor allem dadurch beeinflusst wird, wie viel dieses Gases das Oberflächenwasser aufnehmen kann – was wiederum zum einen von der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre abhängt, zum anderen von der Temperatur des Oberflächenwassers. Doch offenbar greift dieser Ansatz zu kurz.
Klimamodelle über 540 Millionen Jahre
Das zeigen nun Forschungen eines Teams um Alexandre Pohl von der University of California in Riverside. Demnach ist die Bewegung der Kontinentalplatten ein bislang vernachlässigter Faktor, der über geologische Zeiträume hinweg einen wichtigen Einfluss auf die Zirkulation in den Ozeanen hatte. „Anhand einer Reihe von Erdsystem-Modellexperimenten zeigen wir, wie die kontinentale Umlagerung tiefgreifende Schwankungen der Sauerstoffversorgung des Ozeans bewirkt“, berichten die Forscher.
Um den Einfluss der Plattentektonik auf die Sauerstoffversorgung der Tiefsee sichtbar zu machen, erstellten Pohl und seine Kollegen ein dreidimensionales Klimamodell, das die Bedingungen auf der Erde von vor 540 Millionen Jahren bis heute simuliert und insbesondere die von der Verteilung der Kontinente beeinflussten Meeresströmungen berücksichtigt. Dabei ging es ihnen nicht nur darum, die vergangene Realität nachzubilden, sondern sie führten auch gezielte Experimente durch, um den Einfluss einzelner Faktoren auszumachen. In einem der Modellexperimente hielten sie die atmosphärische Sauerstoffkonzentration konstant und ließen lediglich Änderungen in der Position der Kontinentalplatten zu.
Meeressauerstoff nicht nur abhängig von Atmosphäre
Das Ergebnis: Unabhängig von der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration stieg der Sauerstoffgehalt des Meeres dennoch an, angetrieben durch die von der Plattentektonik verursachten Meeresströmungen. Doch die Plattentektonik kann die Sauerstoffaufnahme der Meere nicht nur ankurbeln, sondern auch bremsen. „Vor vielen Millionen Jahren, nicht lange nachdem das tierische Leben im Ozean begann, schien die gesamte globale Ozeanzirkulation periodisch stillzustehen“, beschreibt Pohls Kollege Andy Ridgwell. „Wir hatten nicht damit gerechnet, dass die Bewegung der Kontinente dazu führen könnte, dass das Oberflächenwasser und der Sauerstoff nicht mehr absinken, was sich möglicherweise dramatisch auf die Entwicklung des Lebens auf der Erde auswirken würde.“
