Während der Blick auf schmelzende Gletscher in der Antarktis gerichtet ist, verändert sich unter der Wasseroberfläche etwas Entscheidendes.

Antarktis – Wer an die Antarktis denkt, hat meist Bilder von majestätischen Eisbergen, Pinguinen und Robben vor Augen. Mancher denkt vielleicht auch an schmelzendes Eis und den Klimawandel. Doch unter der Wasseroberfläche spielt sich ein mindestens ebenso wichtiges Drama ab – eines, das nur mithilfe von Satelliten und modernster Technologie sichtbar wird. Ein Forschungsteam hat nämlich in einer umfassenden Studie nachgewiesen, dass sich die Zusammensetzung mikroskopisch kleiner Meeresalgen, des sogenannten Phytoplanktons, rund um die Antarktis in den letzten 25 Jahren deutlich verändert hat.

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Phytoplankton mag für das bloße Auge unsichtbar sein, doch seine Bedeutung für unseren Planeten kann kaum überschätzt werden. Diese winzigen Organismen produzieren die Hälfte des Sauerstoffs, den wir atmen, und bilden die Basis der marinen Nahrungskette. Besonders wichtig sind die sogenannten Kieselalgen oder Diatomeen, die bis zu zwei Millimeter groß werden können und eine harte Schale aus Siliziumdioxid besitzen.

Satelliten beobachten Entwicklung von Phytoplankton in der Antarktis

„Diatomeen haben eine überragende Fähigkeit, Kohlenstoff in ihren harten Kieselschalen zu absorbieren. Wenn sie auf den Meeresboden sinken, nehmen sie die Kohlenstoffatome mit“, heißt es in einer Esa-Mitteilung. Zudem sind sie die bevorzugte Nahrung von Krill, den kleinen, garneelenartigen Krebstieren, die wiederum Walen, Pinguinen, Robben und Fischen als Nahrung dienen.

Wie aber kann man diese mikroskopisch kleinen Veränderungen überhaupt beobachten? Die Antwort liegt im All. Satelliten wie der europäische „Copernicus Sentinel-3“ mit seinem Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) können zwar nicht einzelne Planktonarten unterscheiden, aber sie können die Farbe des Meeres präzise messen. Phytoplankton wandelt Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser per Photosynthese in Chlorophyll um – und diese grüne Farbe können die Satelliten aus dem Weltraum erkennen.

Die Gletscher schmelzen – So verändert der Klimawandel die Erde

Auch der Rhonegletscher, der älteste Gletscher der Alpen, wird durch spezielle Decken vor dem Schmelzen geschützt. So soll verhindert werden, dass die Gletscher in den Alpen verschwinden.

Ein Eisberg schwimmt im Juni 2019 durch die Bonavista Bay in Neufundland. Wasser von Eisbergen gilt als „rein“ und wird für bestimmte Produkte vermarktet – unter anderem für Wodka, Likör, Bier und Kosmetik. Gleichzeitig schmilzt das Eis dieser Erde immer schneller – eine schlechte Kombination.

Ein Eisberg an der südöstlichen Küste Grönlands kalbt: Eine große Eismasse bricht vom Apusiajik-Gletscher ab und stürzt ins Wasser.

Der Aletsch-Gletscher ist der größte Gletscher in den Alpen. Wenn nichts getan wird, um den Klimawandel aufzuhalten, könnte er bis zum Ende des Jahrhunderts komplett verschwinden, hat eine Studie im Jahr 2019 gezeigt.

Das Foto stammt aus dem Jahr 2007, doch an der Situation hat sich seitdem nicht viel geändert: Die massiven Gletscher Tibets leiden unter dem Klimawandel und schmelzen. In den vergangenen Jahrzehnten sei das Eis in dieser Region zehnmal schneller geschmolzen als in den Jahrhunderten davor, heißt es in einer Studie aus dem Jahr 2019. Seit der letzten kleinen Eiszeit seien zwischen 400 und 600 Kubikkilometer Eis verschwunden – das entspricht dem gesamten Eisvolumen der europäischen Alpen, des Kaukasus und von Skandinavien.

Der Gletscher Nr. 12 im Laohugou-Tal im westlichen Teil des Qilian-Gebirges in der nordwestchinesischen Provinz Gansu ist der längste Gletscher im Qilian-Gebirge. Da er aufgrund des Klimawandels schrumpft, sind Ausflüge zu dem Gletscher verboten.

Im Sommer 2010 ist vom Petermann-Gletscher vor der Nordwestküste Grönlands ein gewaltiger Eisbrocken abgebrochen. Das Bruchstück hat etwa zweieinhalb Mal die Fläche der Insel Sylt, mit dem Wasser, aus dem der Eisbrocken besteht, könnte der gesamte Wasserverbrauch der USA für vier Monate gestillt werden.

Während seiner Zeit als Bundesaußenminister besucht Heiko Maas (l., SPD) Gletscher bei Pond Inlet in der kanadischen Arktis. Die Erderwärmung ist in dieser Region zwei bis drei Mal so stark wie in anderen Weltregionen.

Zusammensetzung von Phytoplankton in der Antarktis verändert sich

Die Forscher kombinierten diese Satellitendaten mit mehr als 14.000 Wasserproben, die vor Ort in der Antarktis entnommen wurden. Mithilfe von maschinellem Lernen konnten sie so ein umfassendes Bild der Veränderungen im antarktischen Phytoplankton über einen Zeitraum von 25 Jahren erstellen. Die Ergebnisse sind alarmierend: „Wir beobachteten zwischen 1997 und 2016 einen erheblichen Rückgang der Diatomeen-Populationen – in einer Zeit, in der das Meereis zunahm“, erklärt Alexander Hayward, Erdsystemwissenschaftler am Dänischen Meteorologischen Institut und Hauptautor der Studie. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht.

Besonders auffällig war eine Veränderung nach 2016, die mit einem starken Verlust des antarktischen Meereises zusammenfiel. In dieser Zeit begannen die Diatomeen-Werte nur langsam wieder anzusteigen, während sich gleichzeitig eine verwandte Gruppe von Meeresalgen – die Kryptophyten – rapide vermehrte.

Weitreichende Folgen in der Antarktis befürchtet

Diese Verschiebungen in der Zusammensetzung des Phytoplanktons könnten weitreichende Folgen haben. „Wenn wir eine Abnahme der Anzahl der Diatomeen beobachten, wird wahrscheinlich die biologische Kohlenstoffpumpe geschwächt, was dazu führt, dass weniger Kohlendioxid in die Tiefsee transportiert wird“, warnt Alexander Hayward. Die biologische Kohlenstoffpumpe ist ein natürlicher Mechanismus, durch den CO₂ aus der Atmosphäre gebunden und langfristig im tiefen Ozean gespeichert wird. Eine Schwächung dieses Prozesses könnte die Fähigkeit der Ozeane verringern, Kohlendioxid aufzunehmen – ein weiterer möglicher Verstärkungseffekt des Klimawandels.

Zudem könnte die Veränderung der Planktonzusammensetzung Auswirkungen auf die gesamte antarktische Nahrungskette haben. Wenn weniger Diatomeen vorhanden sind, könnte dies die Krillbestände beeinträchtigen und damit auch Auswirkungen auf die größeren Tiere haben, die sich von Krill ernähren. Um diese Veränderungen besser zu verstehen, plant die Europäische Weltraumorganisation Esa ein Projekt namens Phyto-CCI. Dieses soll globale Aufzeichnungen von Phytoplanktonarten aus dem Weltraum generieren, indem es fortschrittliche Analysen von satellitenerfassten Pigmenten nutzt.

Forscher mahnt genaue Beobachtung in der Antarktis an

„Jetzt mehr denn je brauchen wir mehr Forschung und Beobachtung, um die Veränderungen in diesem empfindlichen Ökosystem zu überwachen“, betont Alexander Hayward. „Was auf mikroskopischer Ebene geschieht, könnte das Klima selbst beeinflussen und erfordert unsere Aufmerksamkeit.“ (tab)

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