Saharastaub, der über tausende Kilometer bis in den Atlantik transportiert wird, hat einen positiven Einfluss auf das Leben im Ozean, wie eine neue Studie zeigt.
Eisen ist ein essenzielles Spurenelement, das für lebenswichtige Prozesse wie die Atmung, Photosynthese und DNA-Synthese notwendig ist. In den heutigen Ozeanen ist die Verfügbarkeit von Eisen oft der begrenzende Faktor für das Wachstum von Organismen. Eine Erhöhung des Eisengehalts könnte daher die Fähigkeit von Phytoplankton zur Kohlenstoffbindung stärken, was weitreichende Auswirkungen auf das globale Klima haben könnte.
Die Wege, über die Eisen in die Ozeane und terrestrischen Ökosysteme gelangt, sind vielfältig. Flüsse, schmelzende Gletscher, hydrothermale Aktivität und Wind gehören zu den Hauptquellen. Doch nicht jede Form von Eisen ist bioreaktiv, also sofort für Organismen verfügbar.
„Unsere Forschung zeigt, dass das Eisen, das an Staub aus der Sahara gebunden ist und über den Atlantik transportiert wird, mit zunehmender Distanz bioreaktiver wird“, erklärt Dr. Jeremy Owens, Associate Professor an der Florida State University und Mitautor einer neuen Studie, die in Frontiers in Marine Science veröffentlicht wurde.
„Dieser Zusammenhang legt nahe, dass chemische Prozesse in der Atmosphäre weniger reaktive Eisenformen in bioverfügbarere Formen umwandeln.“
Owens und sein Team führten eine bahnbrechende Untersuchung durch, bei der sie die bioreaktiven und gesamten Eisenmengen in Bohrkernen aus dem Atlantik analysierten, die im Rahmen des renommierten International Ocean Discovery Program (IODP) gesammelt wurden. Das IODP hat sich zum Ziel gesetzt, das Verständnis von Klimaveränderungen, ozeanischen Phänomenen, geologischen Prozessen und dem Ursprung des Lebens zu vertiefen.
Das Team wählte vier Bohrkerne aus, die strategisch entlang des bekannten Sahara-Sahel-Staubkorridors lagen, der sich von Mauretanien bis in den Tschad erstreckt. Dieser Korridor ist eine bedeutende Quelle eisenhaltigen Staubs für die westlich gelegenen Regionen.
Zwei der Kerne wurden etwa 200 km und 500 km westlich von Nordwestmauretanien entnommen. Ein dritter Kern stammte aus dem zentralen Atlantik, während der vierte rund 500 km östlich von Florida extrahiert wurde. Die Wissenschaftler untersuchten die oberen 60 bis 200 Meter dieser Kerne und gewannen Einblicke in Ablagerungen, die bis zu 120.000 Jahre alt sind – eine Zeitlinie, die bis in die letzte Zwischeneiszeit zurückreicht.
Mit Hilfe eines Plasma-Massenspektrometers analysierten sie die Eisenisotope und bestimmten den Eisengehalt in den Sedimentkernen. Die Ergebnisse zeigten eine starke Verbindung zu Staub, der aus der Sahara stammt.
Zusätzlich führten die Forscher eine Reihe von chemischen Reaktionen durch, um die verschiedenen Eisenformen in den Sedimenten aufzudecken, darunter Eisenkarbonat, Goethit, Hämatit, Magnetit und Pyrit. Diese Mineralien sind zwar nicht bioreaktiv, doch sie werden als Folge faszinierender geochemischer Prozesse am Meeresboden aus bioreaktiveren Formen gebildet.
„Im Gegensatz zu früheren Studien, die sich auf den gesamten Eisengehalt konzentrierten, haben wir das Eisen gemessen, das sich leicht im Ozean lösen lässt und von marinen Organismen für ihre Stoffwechselprozesse genutzt werden kann“, erklärt Owens.
„Nur ein Bruchteil des gesamten Eisens in Sedimenten ist bioverfügbar, doch dieser Anteil kann sich während des Transports vom Ursprungsort des Eisens verändern. Wir wollten diese Zusammenhänge genauer untersuchen.“
Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied zwischen den westlichsten und östlichsten Bohrkernen, wobei der Anteil an bioreaktivem Eisen in den westlichsten Kernen signifikant geringer war. Dies deutet darauf hin, dass bioreaktives Eisen aus dem Staub verloren geht und von Organismen in der Wassersäule genutzt wird, bevor es den Meeresboden erreicht.
Diese Erkenntnisse tragen wesentlich zum Verständnis der Rolle von atmosphärisch transportiertem Staub bei und könnten helfen, die globalen biogeochemischen Kreisläufe und die langfristigen Klimadynamiken besser zu verstehen.