Laut einer in Nature Geoscience am 9. Dezember 2025 veröffentlichten Studie beeinflussen winterliche Erdbeben entlang des australischen Antarktischen Rückens massive sommerliche Phytoplanktonblüten im Südlichen Ozean.
Winterliche Erdbeben entlang des australischen Antarktischen Rückens beeinflussen die Intensität der gewaltigen Phytoplanktonblüten, die jeden Sommer im Südlichen Ozean auftreten. Die am 9. Dezember in Nature Geoscience veröffentlichte Entdeckung liefert den ersten direkten Beweis dafür, dass seismische Aktivität in der Tiefsee die Produktivität des Lebens an der Oberfläche beeinflussen kann.
Wissenschaftler der Stanford University analysierten Satellitendaten zum Phytoplanktonwachstum und globale Erdbebendaten. Sie entdeckten, dass bei stärkeren Erschütterungen des Meeresbodens nahe der Antarktis in den Wintermonaten die sommerliche Phytoplanktonblüte deutlich dichter und ausgedehnter wurde. Diese Blüten bedecken ein riesiges Gebiet und spielen eine Schlüsselrolle bei der Bindung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre.
Die Ergebnisse zeigen, dass physikalische Prozesse in der Erdkruste unerwartete Auswirkungen auf die Klimaregulierung haben könnten. Der Südliche Ozean, der die Antarktis umschließt, absorbiert fast die Hälfte des gesamten Kohlenstoffs, der von den Weltmeeren aufgenommen wird. Jeder Faktor, der seine biologische Aktivität beeinflusst, könnte die globale Kohlenstoffspeicherung und das Klimagleichgewicht verändern.
Laut Studienmitautor Kevin Arrigo enthüllen die Ergebnisse einen „verborgenen Zusammenhang zwischen der Geologie des Planeten und seiner Fähigkeit, Leben zu erhalten“. Die Forscher beschreiben ihn als eine bisher übersehene Verbindung zwischen seismischer Energie, hydrothermaler Aktivität und biologischer Produktivität.
Wenn die Erde bebt, reagiert der Ozean.
Der Südliche Ozean beherbergt eines der produktivsten, aber am wenigsten erforschten Ökosysteme unseres Planeten. In bestimmten Regionen kommt es jeden Sommer zu dichten Phytoplanktonblüten, deren Ausmaß jedoch von Jahr zu Jahr stark schwankt. Im Jahr 2014 beobachteten Wissenschaftler an Bord des Forschungseisbrechers Nathaniel B. Palmer eine große Algenblüte über dem Australischen Antarktischen Rücken und begannen, die Ursachen dieser Schwankungen zu untersuchen.
Durch die Auswertung von Satellitenbildern, die bis ins Jahr 1997 zurückreichen, stellten Forscher fest, dass dieselbe Algenblüte jährlich am selben Ort wiederkehrte, sich aber manchmal auf die Größe Kaliforniens ausdehnte und ein anderes Mal auf die Größe von Delaware schrumpfte. Oberflächentemperatur, Meereisbedeckung und Sonneneinstrahlung konnten diese Variabilität nicht erklären.
Das Team vermutete, dass Veränderungen unter der Wasseroberfläche die Ursache seien. Seismische Aktivität entlang des Rückens, der Teil einer ausgedehnten Unterwassergebirgskette ist, könnte das Verhalten hydrothermaler Quellen verändern, die mineralreiches Wasser ausstoßen. Diese Quellen setzen Eisen frei, einen Nährstoff, der für das Wachstum von Phytoplankton unerlässlich ist. Bei Erdbeben können Erschütterungen neue Risse öffnen oder Kanäle in den Quellen freilegen, wodurch größere Mengen Eisen in das umgebende Wasser gelangen.
Die Forscher verglichen seismische Aufzeichnungen mit Algenblütenmustern und stellten eine starke Korrelation fest. Wenn in den Monaten vor dem Sommer Erdbeben der Stärke 5 oder höher auftraten, waren die Algenblüten deutlich intensiver. Dies zeigte, dass tektonische Ereignisse in der Tiefsee die biologische Aktivität an der Oberfläche direkt beeinflussen können.
Eisen, Ströme und die Chemie des Lebens
Hydrothermalquellen entlang des mittelozeanischen Rückens stoßen erhitztes Wasser aus, das mit Eisen und anderen gelösten Metallen angereichert ist. Im Südlichen Ozean, wo Eisen knapp ist, kann dieses Angebot das Phytoplanktonwachstum maßgeblich beeinflussen. Eisen wirkt als limitierender Nährstoff, was bedeutet, dass bereits geringe Mengenanstiege zu massiven Algenblüten führen können.
Eine neue Studie hat ergeben, dass Erdbeben nicht nur die Freisetzung von Eisen verstärken, sondern auch dessen Ausbreitung beeinflussen. Mithilfe von Computermodellen verfolgten Wissenschaftler, wie sich die austretenden Gase durch die Meeresströmungen ausbreiten. Sie entdeckten, dass das Eisen mit zunehmender Entfernung vom Oberflächenwasser verdünnt wird und somit weniger effektiv lokale Algenblüten anregt. Gebiete in der Nähe der Austrittsstellen bleiben eisenreicher, während die Produktivität in weiter entfernten Regionen abnimmt.
Dieser als advektive Ausbreitung bekannte Prozess erklärt, warum dieselbe Algenblüte jedes Jahr ihre Größe ändert, obwohl sie am selben Ort entsteht. Sowohl die Erdbebenhäufigkeit als auch die Meeresströmungen bestimmen gemeinsam, wie viel Eisen die Wasseroberfläche erreicht und wie lange es dort in ausreichender Konzentration verbleibt, um das Wachstum zu ermöglichen.
Diese Erkenntnisse verfeinern unser Verständnis davon, wie Nährstoffe durch den Ozean transportiert werden, und unterstreichen die Komplexität der Wechselwirkungen zwischen Geologie, Chemie und Biologie in polaren Umgebungen.
Rasanter Aufstieg durch die Tiefe
Das wohl überraschendste Ergebnis der Forschung war die scheinbare Geschwindigkeit des Eisentransports vom Meeresboden zur Oberfläche. Die untersuchten hydrothermalen Quellen liegen etwa 1800 Meter unter der Meeresoberfläche, dennoch war ihr Einfluss auf die Algenblüte an der Oberfläche innerhalb weniger Wochen bis Monate sichtbar.
Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass hydrothermales Eisen ein Jahrzehnt oder länger bräuchte, um die Wasseroberfläche zu erreichen, da es Tausende von Kilometern durch die Tiefseezirkulation zurücklegen müsse. Der hier beobachtete rasche Aufstieg stellt diese Ansicht in Frage und deutet darauf hin, dass ein unbekannter physikalischer Prozess das metallreiche Wasser schneller als erwartet nach oben treibt.
Mögliche Erklärungen umfassen aufsteigende, durch turbulente Durchmischung oder konvektive Aufwinde, die durch Wärme- und chemische Gradienten angetrieben werden. Der Mechanismus ist noch nicht bestätigt, aber seine Geschwindigkeit deutet auf einen bisher unbekannten Weg hin, über den Tiefseenährstoffe innerhalb saisonaler Zeiträume an die Oberfläche gelangen.
Um diesen Prozess besser zu verstehen, sammelten Forscher im Dezember 2024 im Rahmen einer Expedition neue Daten. Erste Ergebnisse dieser Mission sollen Aufschluss darüber geben, wie hydrothermale Emissionen so schnell ansteigen und ob ein ähnlich schneller Transport auch anderswo in den Weltmeeren stattfindet.
Auswirkungen auf Ökosystem und Klima
Die Entdeckung reicht über die Biologie hinaus und berührt auch die Klimaforschung. Phytoplanktonblüten absorbieren durch Photosynthese enorme Mengen an atmosphärischem Kohlendioxid. Wenn diese mikroskopisch kleinen Organismen absterben, sinkt ein Teil ihres Kohlenstoffs in die Tiefsee und wird dort für Jahrhunderte gespeichert. Diese natürliche „biologische Pumpe“ trägt zur Regulierung des globalen Klimas bei.
Da der Südliche Ozean fast die Hälfte der gesamten ozeanischen Kohlenstoffaufnahme ausmacht, ist jeder Faktor, der seine Produktivität beeinflusst, von globaler Bedeutung. Erdbeben, die die hydrothermale Aktivität vorübergehend erhöhen, könnten die Kohlenstoffbindung durch die Düngung von Phytoplankton verstärken. Umgekehrt könnten Perioden geringerer seismischer Aktivität sie verringern.
Feldbeobachtungen zeigten zudem einen direkten ökologischen Einfluss. Die wiederkehrende Algenblüte auf dem Rücken bietet Lebensraum für Schwärme von Krill und anderen kleinen Krebstieren, die wiederum Pinguinen, Robben und Walen als Nahrung dienen. Forscher dokumentierten sogar Buckelwale, die das Algenblütengebiet während der produktivsten Phasen aufsuchten. Obwohl diese Zusammenhänge auf Beobachtungen und nicht auf direkten Messungen beruhen, verdeutlichen sie, wie eng die Tiefsee- und Meeresökosysteme miteinander verbunden sind.
Wissenschaftler weisen darauf hin, dass weiterhin unklar ist, ob ähnliche Prozesse weltweit ablaufen. Zahlreiche hydrothermale Quellsysteme existieren entlang anderer mittelozeanischer Rücken, doch die meisten sind schwer zu beproben. Um ihre Rolle im globalen Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf zu bestimmen, sind neue Expeditionen und langfristige Beobachtungen erforderlich.
Ein tieferes Verständnis eines lebendigen Planeten
Die Studie hebt den Südlichen Ozean als entscheidendes Testfeld hervor, um zu verstehen, wie geologische Kräfte das Leben erhalten. Sie zeigt auch, dass die Systeme der Erde nicht isoliert betrachtet werden können. Prozesse in der Erdkruste, im Ozean und in der Atmosphäre sind eng miteinander verflochten.
Durch die Verknüpfung tektonischer Bewegungen mit der Produktivität der Ozeane haben Forscher einen neuen Rückkopplungsmechanismus zwischen der festen Erde und dem Klimasystem identifiziert. Diese Verbindung könnte dazu beitragen, Modelle des Kohlenstoffkreislaufs zu verfeinern und Vorhersagen darüber zu verbessern, wie der Planet auf zukünftige Umweltveränderungen reagieren könnte.
Wie Hauptautor Casey Schine erklärte, zeigt der Befund, dass „Leben und Geologie untrennbare Teile derselben globalen Maschine sind“. Der Puls des Meeresbodens, gemessen in Erdbeben, kann sich nach oben ausbreiten und Ökosysteme Tausende von Metern darüber formen.
Diese Entdeckung lädt Wissenschaftler dazu ein, den Planeten als ein einziges, dynamisches System zu betrachten – ein System, in dem selbst das Grollen ferner tektonischer Platten die Luft beeinflussen kann, die wir atmen.
Mehr über gefälschte und echte Anomalien in der Antarktis lesen Sie im Buch „Antarktis: Hinter der Eiswand„.
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