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Warum sind 75 % der Weltmeere nährstoff- und chlorophyllarm? Entdecken Sie die Geheimnisse dieser mysteriösen Gewässer!
Etwa 75 % der Weltmeere gelten als Gebiete mit niedrigem Nährstoff- und Chlorophyllgehalt (LNLCs). Die Besonderheit dieser Gebiete ist faszinierend und ihre Existenz wirkt sich nicht nur auf die Funktionsweise der Meeresökosysteme aus, sondern spielt auch eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Erforschung der Gründe für diese Geheimnisse wird uns zu einem tieferen Verständnis des Mysteriums und der Fragilität des Ozeans führen und gleichzeitig wichtige Hinweise für seinen zukünftigen Schutz und seine Nutzung liefern.
Merkmale der LNLC-Regionen
Die sogenannten nährstoffarmen und chlorophyllarmen Gebiete beziehen sich auf Gewässer, die reich an weniger Nährstoffen (wie Stickstoff, Phosphor und Eisen) sind, was direkt zu einer geringeren Primärproduktivität in diesen Gebieten führt, was sich in einer geringen Chlorophyllkonzentrationen. Diese Gebiete werden oft als oligotroph beschrieben und konzentrieren sich hauptsächlich in subtropischen Wirbeln, aber auch im Mittelmeer und einigen Binnenseen.
LNLC-Regionen existieren, weil physikalische Prozesse die Nährstoffverfügbarkeit begrenzen, was dazu führt, dass Nährstoffe hauptsächlich in der photischen Zone recycelt werden und kleinere Phytoplanktonarten ausgewählt werden.
Physikalische und biologische Faktoren des Nährstoffkreislaufs
Phytoplankton wächst vorwiegend in der Mischschicht, der oberen Meeresschicht, wo ausreichend Lichtenergie vorhanden ist und die turbulente Durchmischung an der Oberfläche die vertikale Gleichmäßigkeit von Temperatur, Salzgehalt und Dichte entlang des Ozeans erhöht. In diesen LNLC-Regionen stammt die Nährstoffverfügbarkeit hauptsächlich aus drei Quellen: der Wiedereinführung von Tiefseewasser, dem Recycling aus der Meeresoberfläche und „externen“ Nährstoffen aus der Atmosphäre oder vom Land. Die Bildung von LNLC-Regionen ist das Ergebnis mehrerer Prozesse, darunter biologische Pumpen, Ekman-Sinken und Wassersäulenschichtung.
Die biologische Pumpe erzeugt einen Nährstoffgradienten, indem sie organische Stoffe von der Meeresoberfläche in die Tiefsee exportiert, was zu einer erhöhten Nährstoffknappheit in der LNLC-Region führt.
Produktivität der LNLC-Region
Obwohl die Primärproduktion pro Flächeneinheit in LNLC-Regionen im Allgemeinen niedriger ist, stammen schätzungsweise 40 % der globalen Meeresproduktivität aus diesen Regionen. Dies liegt daran, dass die LNLC-Region groß ist und sich der größte Teil davon im subtropischen Wirbel befindet. Das Wasser in diesen Gebieten ist im Allgemeinen wärmer und stärker geschichtet, was die Zufuhr neuer Nährstoffe begrenzt und den „Regenerationszyklus“ zur Hauptnährstoffquelle macht.Obwohl im LNLC-Gebiet die Neuproduktion gering ist, wird die durch die biologische Pumpe ausgegebene organische Substanz dennoch bis zu einem gewissen Grad im biologischen Kreislauf wiederverwendet.
Variabilität der LNLC-Regionen
Obwohl LNLC-Regionen im Allgemeinen nährstoffarm sind, sind diese Gebiete dennoch dynamisch und unterliegen im Lauf der Jahreszeiten Veränderungen. Beispielsweise schrumpft der subtropische Wirbel im Nordatlantik im Winter und dehnt sich im Sommer aus. Langfristige Trends zeigen, dass sich der subtropische Wirbel auf der Nordhalbkugel ausdehnt, während der Wirbel auf der Südhalbkugel schwächer wird. Der Klimawandel verschärft den Prozess der Thermostratifizierung, der die Verfügbarkeit von Nährstoffen begrenzt und somit die Muster der Primärproduktion verändert.
Mit der Erwärmung der Ozeane wächst die Neugier auf die Zukunft der LNLC-Region und viele Forscher befürchten, dass dies das globale ökologische Gleichgewicht beeinträchtigen wird.
Spezifische LNLC-Regionsbeispiele
Subtropischer Wirbel im Nordatlantik
Obwohl die Sargassosee normalerweise oligotroph ist, weist sie als Zentrum des subtropischen Wirbels des Nordatlantiks aufgrund der Stickstofffixierung und der saisonalen Dynamik deutlich höhere Primärproduktionsraten auf als erwartet. Der Nordatlantik wird vom Arktischen Ozean mit Phosphaten versorgt und stickstofffixierende Cyanobakterien wie Trichodesmium sorgen für Nitrate.
Subtropischer Wirbel im Nordpazifik
Dies ist einer der größten Wirbel der Welt, dessen Primärproduktion durch Stickstoff, Phosphor und Eisen begrenzt und von ENSO und PDO beeinflusst wird. Die Studie zeigt, dass sich während des ENSO-Ereignisses von 1997–1998 wichtige Komponenten der Produktionsmuster verschoben, was Auswirkungen auf physikalische und biologische Prozesse in der Region hatte.
Mittelmeer
Der oligotrophe Charakter des Mittelmeeres wird durch seinen einzigartigen Anti-Gezeiten-Zyklus bestimmt. Hier weisen die Gewässer von West nach Ost einen stark abnehmenden Nährstoffgradienten auf, wobei ein höherer Bedarf an Stickstoff und Phosphor relativ stark ins Gewicht fällt.
Überwachung von LNLC-Bereichen
Aufgrund der Abgelegenheit und Größe der LNLC-Region ist die Überwachung der Eigenschaften dieser Gewässer äußerst schwierig. Die Datenerfassung erfordert raue Umweltbedingungen und muss durch internationale Zusammenarbeit und Ressourcen unterstützt werden, was sich auf die Zuverlässigkeit der Daten auswirkt.
Die Kombination aus bodengestützten Instrumenten und Satellitenbildern liefert wertvolle Informationen über diese geheimnisvollen Gewässer, doch für eine künftige Überwachung sind stärkere internationale Unterstützung und Aufmerksamkeit erforderlich.
Wenn wir tiefer in die Geheimnisse dieser nährstoff- und chlorophyllarmen Gebiete eintauchen, kommen wir nicht umhin, uns zu fragen, wie sich die Zusammensetzung dieser geheimnisvollen Gewässer und der Ökosysteme, die sie beherbergen, auf unsere zukünftige Meeresumwelt auswirken wird.
