Phytoplankton-Menge in den Ozeanen nimmt ab

Die Menge von Phytoplankton - winzigen grünen Algen - in den Ozeanen geht zurück. Eine Studie findet für den Zeitraum von 2001 bis 2023 in einigen Meeresregionen zwar auch eine Zunahme, doch global betrachtet ist der Trend rückläufig. Das pflanzliche Plankton - dazu zählen neben Grünalgen und Kieselalgen unter anderem auch Cyanobakterien - ist eine Grundlage der Nahrungskette im Meer, wie das Team um Hongwei Fang von der Tsinghua Universität in Peking in der Fachzeitschrift «Science Advances» berichtet. 

Marines Phytoplankton trage stark zur Produktivität der Biosphäre bei und spiele eine entscheidende Rolle im Kohlenstoffkreislauf der Meere und im Klimasystem der Erde, schreiben die Studienautoren. Doch beim Erfassen des Phytoplanktons gebe es große Lücken. So fehlten in vielen Satellitendaten Farbdaten der Ozeane, etwa wegen Wolkenbedeckung und Sonnenreflexion. Fang und Kollegen ergänzten die vorhandenen Daten deshalb um Messdaten direkt aus den Meeren und verwendeten auch künstliche Intelligenz (KI).

Daraus erstellten sie ein Modell zur Masse des Phytoplanktons mit täglichen Daten für den Zeitraum von 2001 bis 2023 und mit einer hohen räumlichen Auflösung zwischen den 45. Breitengraden der Nord- und Südhalbkugel. Das entspricht im Norden etwa der Höhe von Bordeaux, im Süden etwa dem südlichen Zipfel von Tasmanien. Nord- und Ostsee liegen jenseits dieses Bereichs, auch das Mittelmeer blieb in der Studie außen vor.

Algenblüten meist in Verbindung mit menschlichen Aktivitäten

Erfasst wurde dabei die Menge an Chlorophyll A, dem wichtigsten Stoff für die Photosynthese von Phytoplankton. Die Berechnungen ergaben, dass im Untersuchungszeitraum die Konzentration dieses Stoffes im weltweiten Durchschnitt um 0,00035 Milligramm pro Kubikmeter und Jahr zurückging. In Küstenbereichen, vor allem an Flussmündungen, waren es sogar 0,00073 Milligramm - also mehr als doppelt so viel. Die Rate der Ereignisse mit hoher Chlorophyll-A-Konzentration - also Algenblüten - sank um knapp 1,8 Prozent.

Die Entwicklung war allerdings uneinheitlich. So haben Algenblüten etwa um die Kanarischen Inseln sowie an der nordbrasilianischen und der nordostaustralischen Küste von 2001 bis 2023 zugenommen. Die Wissenschaftler schreiben jedoch, dass diese Algenblüten meist mit menschlichen Aktivitäten in Verbindung standen, etwa mit Entwaldung und Waldbränden im Amazonasgebiet, die zu verstärktem Nährstoffeintrag geführt haben. 

Ursache ist zunehmende Wärme

Anhand verschiedener Meeresregionen machen die Forscher deutlich, dass die Konzentrationen von Chlorophyll A umso niedriger sind, je höher die Wassertemperaturen an den Meeresoberflächen waren. Vor allem deshalb führen sie die festgestellte Entwicklung auf den Klimawandel zurück. «Diese Trends werden hauptsächlich durch steigende Meeresoberflächentemperaturen verursacht, die die Ozeanschichtung verstärken, den Nährstoffauftrieb unterdrücken und das Wachstum des Phytoplanktons begrenzen», schreiben sie.

Denn weil sich die Meere an der Oberfläche schneller erwärmen als in tieferen Lagen, bilden sich verstärkt starre Schichten, die den Aufstieg von kaltem, nährstoffreichem Wasser be- oder verhindern. Dies beeinträchtige die Nährstoffversorgung des Phytoplanktons.

Prochlorococcus-Bestand könnte sich bis 2100 halbieren

Die Studienergebnisse passen zu einer Untersuchung, die Anfang September veröffentlicht wurde. Demnach könnte sich der Bestand des wichtigsten Organismus des Phytoplanktons, Prochlorococcus, bis zum Jahr 2100 in tropischen Ozeanen um die Hälfte verringern.

Wie das Team um François Ribalet von der University of Washington in Seattle im Fachjournal «Nature Microbiology» schrieb, steigt die Vermehrung von Prochlorococcus bis zu einer Wassertemperatur von 28 Grad Celsius an, fällt bei höheren Temperaturen jedoch steil ab. In tropischen Meeresregionen könnten solche höheren Wassertemperaturen bei mäßigem bis hohem Treibhausgasausstoß in den kommenden Jahrzehnten immer häufiger erreicht werden.