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Online-Nachschlagewerk zur Meeresforschung
Herausgeber: Dr. D. Völker

Transport von organischem Material zum Meeresboden

Autor: Dr. David Voelker

Wieviel Kohlenstoff wird eigentlich von Organismen im Ozean gebunden, wieviel davon sinkt zum Meeresboden und wieviel wird in Sedimenten begraben? Diese Fragen sind unter Anderem für eine Bilanzierung des Kohlendioxyd-Haushalts der Erde wichtig, da der Ozean auf diese Weise als Senke für CO2 fungiert.

Die Produktivität der Oberflächenwässer, d.h. die Aktivität von Primärproduzenten (photosysthetisierenden Mikroorganismen) Biomasse aufzubauen wird durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen, Sonnenlicht und einigen Mikronährstoffen limitiert und durch die Populationsdynamik der Organismen bestimmt. Diese Primärproduktion und die damit verbundene Produktion von Zooplankton erzeugt einen Regen organischer Partikel, von dem ein Teil am Meeresboden ankommt und ein noch geringerer Anteil im Sediment begraben wird. Der Flux von biogenem Material in das Sediment ist also von einer ganzen Reihe von Faktoren abhängig.

Die Produktivität der Ozeane ist regional sehr unterschiedlich (siehe Kapitel Auftriebsgebiete und Auftreten biogener Sedimente) und unterliegt in weiten Meeresbereichen starken zeitlichen (saisonalen) Schwankungen. Ein Beispiel hierfür sind die Algenblüten der mittleren Breiten, die dann einsetzen, wenn die durch die Winterstürme gut durchmischten Oberflächenwassermassen im Frühling wieder ausreichend Licht empfangen. Der Begriff Primärproduktion lässt sich definieren als die Rate, mit der Kohlenstoff durch Photosynthese der Umgebung über eine bestimmte Zeit entzogen und in organischen Kohlenstoff-Verbindungen fixiert wird in Gramm Kohlenstoff pro Jahr und Quadratmeter Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!(Berger & Wefer, 1991)Berger, W. H., & Wefer, G. (1991). Flux of biogenous material to the seafloor: open questions. In K. J. Hsue & J. Thiede (Eds.), Use and misuse of the seafloor (pp. 285-305). Chichester: John Wiley & Sons.. Die über das Jahr gemittelte Primärproduktivität liegt dabei zwischen 15 gC/y/m2 und 500 gC/y/m2. Küstengewässer und Auftriebsgebiete weisen in der Regel eine hohe Primärproduktion auf, während die größten Flächen der offenen Ozeane "Lebenswüsten" darstellen. Ein weiteres indirektes Maß ist die Konzentration von Phytoplankton in den Oberflächengewässern, die von Satelliten aus durch die Einfärbung der Meeresoberfläche messbar sind (sogenannte Gelbstoffe).

Ein Teil der Biomasse wird innerhalb der photischen Zone recycled, während ein kleinerer Teil (die sog. Exportproduktion) absinkt. Für den Entzug scheint vor allem die Tendenz zur Bildung größerer Aggregate mit höheren Sinkgeschwindigkeiten eine große Rolle zu spielen, unter Anderem die Bildung von Kotpillen (fecal pellets) durch Zooplankton, welches das Phytoplankton "abweidet". Die so entstehenden Partikel können schnell genug (d.h. innerhalb von Tagen) zum Meeresboden absinken, um nicht vollständig in der Wassersäule bakteriell zersetzt zu werden.

Die Exportproduktion macht zwischen 10 % (im offenen Ozean) und 25 % (in Küstennähe) der Primärproduktion aus. Pulsartige Ereignisse der Primärproduktion wie rasche Algenblüten scheinen zu einer höheren Exportproduktion zu führen.

Wieviel von der Exportproduktion letztlich im Sediment begraben wird ist wiederum von der Länge des Wegs und der dafür benötigten Zeit abhängig, da die bakterielle Zersetzung auch in der Wassersäule erfolgt.Schon allein dadurch ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein Partikel den Meeresboden der Tiefsee erreicht geringer als in Flachmeeren. Eine weitere Rolle spielt die Nutzung der Biomasse durch bodenlebende (benthische) Organismen. In Regionen, in denen der Partikelregen von vorneherein "dünn" ausfällt wie in der Tiefsee ist die Populationsdichte des Benthos gering. Andererseits wird das, was als Segen von oben einrieselt extrem effektiv genutzt. Von 30 gC/y/m2 der Primärproduktion enden im Mittel 0.01 gC/y/m2 im Sediment. In Flachmeeren werden von 120 gC/y/m2 etwa 1gC/y/m2 in das Sediment eingetragen (Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Berger & Wefer, 1991Berger, W. H., & Wefer, G. (1991). Flux of biogenous material to the seafloor: open questions. In K. J. Hsue & J. Thiede (Eds.), Use and misuse of the seafloor (pp. 285-305). Chichester: John Wiley & Sons.)

Die Dichte und zeitliche Variabilität des Partikelfluß in der Wassersäule lässt sich durch Sedimentfallen beproben.