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Die OzeaneMehr |
Eisen in den OzeanenEisen ist das vierthäufigste chemische Element der Erdkruste, das etwa 4% der Gesamtmasse ausmacht. Es ist ein notwendiges Spurenelement für alle lebenden Arten. Die wichtigste Quelle von Eisen in den Ozeanen ist Staub, der überwiegend aus den Wüstengebieten der Erde kommt. Es gibt riesige Gebiete in den Weltmeeren, in denen es viele stickstoff- und phosphorhaltige Nährstoffvorkommen gibt, aber kaum Phytoplankton. Diese liegen weitab von den Wüsten und wir gehen davon aus, dass es der Mangel an Eisen ist, der das Phytoplankton am Wachstum hindert.
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Woher kommt das Eisen in den Ozeanen? |
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Die Atmosphäre ist die wahrscheinlich größte Quelle für Eisen in den Ozeanen. Es kommt hauptsächlich aus Staub, der durch Winderosion vom Boden abgetragen wurde. Hauptquellen sind hierbei trockene oder halbtrockene Wüstenregionen, vor allem in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre. Wie viel Staub eine Wüste freisetzt, hängt davon ab, wie viel es regnet und wie stark der Wind ist. Die größten Konzentrationen findet man in direkter Nachbarschaft zu den Wüsten, die geringsten über den südlichen Ozeanen um die Antarktis, in der größtmöglichen Entfernung zu den Wüsten.
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Staubeinträge in die OzeaneGroße Staubteilchen sinken wieder schnell ab. Aber solche mit einem Durchmesser von weniger als 10µm (1/100 mm) können über weite Distanzen transportiert werden. Der Wind trägt die Teilchen hoch in die Luft, bis zu 5 km über dem Atlantik und 8 km über dem Pazifik. Staub aus der Sahara braucht etwa eine Woche, um den Atlantischen Ozean zu überqueren. Zwei Wochen dauert es, bis der Staub der chinesischen Wüsten den Pazifik überquert hat. Staubpartikel sinken entweder in trockener Form von alleine nach unten auf die Meeresoberfläche oder aber sie werden von Wassertropfen mitgerissen, wenn es über der See regnet.
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Wenngleich Eisen im Staub weit verbreitet ist und eine Menge Staub in die Ozeane eintritt, so ist doch die Konzentration im Seewasser sehr gering (typischerweise weniger als 1 nmol L-1, d.h. < 0,000000001 mol L-1!). Wir wissen heute, dass Eisen im Staub vor allem in oxidierten Eisen III Komplexen vorkommt, die im Wasser nicht löslich sind. Wird Staub durch Wolken transportiert, so kommt er mit sehr sauren Bedingungen in Berührung, die die Löslichkeit des Eisens etwas erhöhen. Wir gehen dennoch davon aus, dass weniger als 2% des Eisens, das in das Seewasser eingetragen wird, auch tatsächlich löslich ist, von Phytoplankton aufgenommen werden kann und als Nährstoff verwendbar ist.
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Regionen mit viel Nitrat und wenig Chlorophyll (HNCL)Die wichtigsten Nährstoffe, die das Phytoplankton-Wachstum in den Ozeanen kontrollieren, sind Nitrat und Phosphat und in geringerem Maße Silikat. Zumeist wächst Phytoplankton bis aller Stickstoff oder aller Phosphor verbraucht ist, was immer von beiden auch zuerst zur Neige geht. Der Subarktische Pazifik, der Äquatoriale Pazifik und der südliche Ozean verfügen das ganze Jahr über ausreichende Mengen dieser Nährstoffe. Dennoch ist die Besiedlung mit Phytoplankton und somit die Menge an Chlorophyll niedrig. Chlorophyll ist das Photosynthesepigment in Pflanzen. Man bezeichnet die Regionen als HNCL (high nitrate, low chlorophyll) Regionen der Ozeane. Sie machen etwa 20% der gesamten Ozeanfläche aus.
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3. Karte des jährlichen Mittelwertes der Nitratkonzentration des Oberflächenwassers in den Ozeanen. Das Bild zeigt klar die hohen Nitrat-Konzentrationen im Subarktischen und Äquatorialen Pazifik sowie im südlichen Ozean. Daten aus dem Levitus Weltatlas 1994.Der Wissenschaftler John Martin schlug zuerst vor, dass es ein Mangel an Eisen ist, der in diesen HNLC Gebieten der Ozeane das Phytoplankton am Wachstum hindert. Wissenschaftliche Versuche, die in der See ausgeführt wurden, bestätigten dies. Aus ozeanographischen Gesichtspunkten sind alle HNLC Regionen Gebiete, in denen der Ozean große Mengen an Tiefenwasser an die Oberfläche bringt. Dieses Tiefenwasser enthält hohe Konzentrationen an wichtigen Nährstoffen und das Wasser sollte theoretisch biologisch sehr aktiv sein. Gleichzeitig sind diese Gebiete aber weit von den großen Wüsten entfernt, sodass wenig Staub (und somit wenig Eisen) im Oberflächenwasser vorhanden ist. Eine vergleichbare Auftriebsströmung finden wir nördlich des 40. Breitengrades im Nordatlantik. Hier aber gibt es keine HNLC Region, da eine Versorgung mit Eisen durch Staub aus der Sahara besteht.
About this page:author: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K.
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