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Das Meer mit Eisen düngen

Eisen ist ein lebenswichtiger Pflanzennährstoff und das zweithäufigste chemische Element auf der Erde, wovon jedoch der allergrößte Anteil im Erdkern steckt. In vielen Regionen sind Pflanzen ausreichend mit Eisen versorgt. Große Gebiete des Ozeans aber sind so eisenarm, dass hier das Wachstum einzelliger Algen durch Eisen limitiert ist. Zu diesen eisenlimitierten Gebieten gehören der tropische Ostpazifik und Teile des Nordpazifiks sowie der gesamte Südozean. Diese Meeresregionen sind reich an den Hauptnährstoffen (Makronährstoffen) Nitrat und Phosphat. Doch das Eisen, welches Pflanzen nur in sehr geringen Mengen benötigen (Mikronährstoff), fehlt. Experten bezeichnen diese Meeresgebiete somit als HNLC-Region (high nutrient, low chlorophyll; nährstoffreich und arm an Chlorophyll), da hier keine Algen wachsen und die Menge des Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll im Wasser entsprechend gering ist. Mit Düngungsexperimenten haben Forscher gezeigt, dass sich das Pflanzenwachstum in allen diesen Gebieten stark anregen lässt, wenn man das Wasser mit Eisen düngt. Da Pflanzen Kohlenstoff aufnehmen, wird damit zumindest kurzzeitig Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Biomasse verwandelt. Eine solche Eisendüngung ist durchaus ein natürliches Phänomen. So wird zum Beispiel eisenreicher Wüstenstaub durch Winde bis aufs Meer verdriftet. Eisen gelangt außerdem mit dem Schmelzwasser von Eisbergen oder durch den Kontakt des Wassers mit eisenhaltigen Sedimenten am Meeresgrund in die Ozeane. Forscher vermuten, dass veränderte Windströmungen und eine trockenere Atmosphäre während der letzten Eiszeit zu einem wesentlich höheren Eiseneintrag in den Südozean geführt haben. Damit ließe sich der während der letzten Eiszeit deutlich reduzierte atmosphärische CO2-Gehalt zumindest teilweise erklären. Entsprechend kommen moderne Modell­­simulationen zu dem Schluss, dass eine großskalige Eisendüngung der Ozeane den derzeitigen atmosphärischen CO2-Gehalt um etwa 30 ppm (parts per million, millionstel Volumenanteile) absenken könnte. Zum Vergleich: Die menschlichen Aktivitäten haben den atmosphärischen CO2-Gehalt von etwa 280 ppm auf gegenwärtig 390 ppm erhöht. Meeresalgen nehmen zwischen tausend und einer Million Mal weniger Eisen als Kohlenstoff auf. Schon geringe Eisenmengen genügen daher, um die Aufnahme großer Kohlendioxidmengen in die Pflanzen anzukurbeln. Mit relativ wenig Eisen können unter geeigneten Bedingungen also große Mengen von CO2 umgesetzt werden. Somit liegt der Gedanke nahe, die Meere in großem Stil zu düngen und die hohen CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre durch die Einlagerung (Sequestrierung) in Meeresorganismen zu verringern. Wenn die Algen sterben, dann absinken und schließlich von Tieren verdaut oder von Mikroorganismen abgebaut werden, wird das Kohlendioxid allerdings wieder freigesetzt. Um einschätzen zu können, ob das gebundene Kohlendioxid tatsächlich im Ozean verbleibt, muss man daher zunächst herausfinden, in welcher Tiefe, und damit räumlicher und zeitlicher Entfernung von der Atmosphäre, die durch Eisendüngung produzierte Biomasse wieder abgebaut und das aufgenommene Kohlendioxid freigesetzt wird. Üblicherweise werden 60 bis 90 Prozent der Biomasse bereits im Oberflächenwasser in Kontakt mit der Atmosphäre wieder abgebaut. Dieser Biomasseanteil stellt somit keinen Beitrag zur Sequestrierung dar. Selbst wenn der Abbau erst in großen Tiefen geschieht, wird das CO2 mit der globalen Ozeanzirkulation in einigen Hundert bis tausend Jahren wieder in die Atmosphäre gelangen. Nicht nur aus diesem Grund wurde die Eisendüngung kontrovers diskutiert. So fürchten manche Experten, dass der Eiseneintrag den Nährstoffhaushalt in anderen Regionen stört. Da durch das verstärk­te Algenwachstum die Makronährstoffe im Oberflächenwasser aufgebraucht werden, ist es denkbar, dass in anderen, vom Düngungsgebiet stromabwärts gelegenen Meeresgebieten die Nährstoffe fehlen werden. Dort würde die Produktion der Algen abnehmen, was die CO2-Sequestrierung im gedüngten Areal konterkarieren würde. Ein solcher Effekt wird beispielsweise für den tropischen Pazifik erwartet, nicht aber für den Südozean, in dem die Oberflächenwasser nur relativ kurz an der Meeresoberfläche verweilen und in der Regel wieder abtauchen, bevor die Makronährstoffe erschöpft sind. Da diese Wassermassen erst nach Hunderten von Jahren wieder an die Oberfläche gelangen, scheint der Südozean für eine CO2-Seques­trierung am besten geeignet zu sein. Experten fürchten, dass die Eisendüngung gleich mehrere unerwünschte Nebenwirkungen haben könnte. So ist es denkbar, dass die Eisendüngung durch den vermehrten Abbau von organischem Material und damit verstärkten Eintrag von Kohlendioxid in tiefere Wasserschichten vor Ort zur Ozeanversauerung beiträgt. Darüber hinaus würde der Abbau der durch die Düngung erzeugten zusätzlichen Biomasse zugleich vermehrt Sauerstoff zehren, den Fische und andere Tiere benötigen. Im relativ gut belüfteten Südozean sind unmittelbare Effekte durch eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration auf die Biologie vermutlich sehr gering. Es ist aber nicht auszuschließen, dass diese reduzierten Sauerstoffgehalte Fernwirkungen haben und an anderen Orten im Weltozean die Situation in den bereits vorhandenen Sauerstoffminimumzonen verschärfen. Wenig untersucht sind auch mögliche Folgen der Eisendüngung auf die Artenvielfalt und die marine Nahrungskette auf Zeitskalen, die über die wenigen Wochen der bisherigen Eisendüngungsexperimente hinausgehen. Bevor die Eisendüngung als mögliches Verfahren der CO2-Sequestrierung etabliert wird, müsste zunächst genau festgelegt werden, wie mögliche Nebeneffekte beobachtet und protokolliert werden können. 2.2 > Eisen ist ein lebenswichtiger Algennährstoff, der in vielen Meeresgebieten kaum vorhanden ist. Das Algenwachstum wird dadurch gehemmt. Düngt man das Wasser künstlich mit Eisen, führt das zu einer fast schlagartigen Zunahme der Algen. Mikroskopische Untersuchungen von Wasserproben, die im Südatlantik mit dem Forschungsschiff „Polarstern“ gewonnen wurden, zeigten deutlich, dass sich in dieser eigentlich eisenarmen Region nach einer Eisendüngung Algen tatsächlich stark vermehrten. Etwa drei Wochen nach der Düngung dominierten vor allem längliche hartschalige Kieselalgen die marine Algengemeinschaft.

2.2 > Eisen ist ein lebenswichtiger Algennährstoff, der in vielen Meeresgebieten kaum vorhanden ist. Das Algenwachstum wird dadurch gehemmt. Düngt man das Wasser künstlich mit Eisen, führt das zu einer fast schlagartigen Zunahme der Algen. Mikroskopische Untersuchungen von Wasserproben, die im Südatlantik mit dem Forschungsschiff „Polarstern“ gewonnen wurden, zeigten deutlich, dass sich in dieser eigentlich eisenarmen Region nach einer Eisendüngung Algen tatsächlich stark vermehrten. Etwa drei Wochen nach der Düngung dominierten vor allem längliche hartschalige Kieselalgen die marine Algengemeinschaft. © dpa Picture-Alliance/DB Philipp Assmy/Awi