Durch den Klimawandel geht der Sauerstoff in der Tiefsee verloren, aber die Gezeiten tragen dazu bei, den Ozean gesund zu halten
Ohne ausreichend Sauerstoff zum Atmen haben Fische die gleichen Probleme wie Bergsteiger in großer Höhe. Schon relativ geringe Sauerstoffdefizite führen dazu, dass sie träge werden, ihre Fortpflanzung beeinträchtigt wird und ihr Wachstum gehemmt wird.
Das ist einer der Gründe, warum ein Sauerstoffdefizit tief in den Ozeanen ein Problem ist – und der Klimawandel macht es noch schlimmer.
Aber wir haben kürzlich in Nature Communications Forschungsergebnisse veröffentlicht, die zeigen, wie Stürme im Sommer mit den Gezeiten interagieren und eine wichtige Rolle bei der Aufwirbelung der Ozeane und der „Vermischung“ von Sauerstoff spielen. Diese Mischung trägt dazu bei, gesunde Bedingungen in tieferen Küstenmeeren im Vereinigten Königreich und anderswo aufrechtzuerhalten.
Dies ist wichtig, da Lebewesen im Meer ebenso wie Tiere an Land zum Überleben auf Sauerstoff angewiesen sind. Aber unter Wasser ist die Arbeit härter: Fische verbrauchen zehnmal mehr Energie, um Sauerstoff zu atmen als wir, und größere Fische müssen noch mehr Anstrengung aufwenden.
Die Erwärmung der Ozeane verschlimmert das Problem, da wärmeres Wasser nicht nur weniger Sauerstoff enthält, sondern wärmere Fische auch mehr Sauerstoff benötigen. Besonders betroffen sind große Tiefwasserfische wie Kabeljau und Schellfisch.
Warum tiefe Ozeane ihren Sauerstoff verlieren
Wenn man tiefer in den Ozean vordringt, wird gelöster Sauerstoff verbraucht, da absinkende organische Stoffe verrotten und sich zersetzen (ein Prozess, der Sauerstoff erfordert). Im Frühling kann der Ozean Schichten bilden, die sich kaum vermischen. Dadurch wird das Tiefenwasser von der Atmosphäre, einer Hauptsauerstoffquelle, isoliert. Diese Isolierung, gepaart mit der Zersetzung versunkener organischer Materie, erschöpft den Vorrat an gelöstem Sauerstoff, was zu einer Sauerstoffentzugung in der Tiefsee führt.
Wenn sich das Klima erwärmt, kann es noch schlimmer werden. Nicht nur, dass wärmeres Wasser weniger Sauerstoff enthält, sondern auch die Zeiträume der Tiefwasserisolation verlängern sich. Es wird auch erwartet, dass die Stärke der Schichtung zunimmt, wodurch eine größere Barriere entsteht, die verhindert, dass Sauerstoff in das Tiefenwasser eindringt. Es wird vorhergesagt, dass die Kombination dieser Auswirkungen die Sauerstoffentzugsleistung im Sommer im Tiefwasser deutlich erhöhen wird.
Unsere neue Forschung zeigt, dass die Vermischung von Sauerstoff die Geschwindigkeit des Sauerstoffdefizits in der Tiefsee um etwa die Hälfte verlangsamt.
Während der Schichtungsphase wirkt eine Kombination aus Sommerstürmen und Gezeiten zusammen, um das Sauerstoffdefizit in der Tiefsee auszugleichen. Die Gezeiten sorgen dafür, dass Nährstoffe aus der Tiefe aufgewirbelt werden, was das Wachstum mikroskopisch kleiner Pflanzen namens Phytoplankton fördert. Dieses Phytoplankton produziert Sauerstoff, von dem ein Teil dann in das Tiefenwasser eingemischt wird.
Während unsere neue Forschung die Bedeutung der Vermischung für die Regulierung des Sauerstoffgehalts in der Tiefsee hervorhebt, sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Auswirkungen der Erwärmung der Meere auf die Vermischung zu bewerten. Darüber hinaus verstehen wir immer noch nicht vollständig, welche Auswirkungen Hitzewellen, wie sie im Juni 2023 in den geschichteten Meeren rund um das Vereinigte Königreich auftraten, auf den Sauerstoffgehalt haben.
Diese neuen Ergebnisse haben auch wichtige Auswirkungen auf die geplante Massenentwicklung schwimmender Windparks in saisonal geschichteten Meeren, einschließlich der Keltischen See und der nördlichen Nordsee. Das Vorhandensein dieser Windparks, typischerweise mit großen Ballasten, Gegengewichten und Kabeln unter der Oberfläche, wird dazu beitragen, das Meerwasser zu vermischen.
Dies wird das Wachstum von Phytoplankton fördern und die Möglichkeit bieten, im Sommer Sauerstoff zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser zu vermischen. Unsere neue Forschung unterstreicht die Notwendigkeit, die Vermischung der Ozeane bei der Gestaltung von Turbinenfundamenten und bei der Planung neuer Windparks zu berücksichtigen.
Tom Rippeth, Professor für physikalische Ozeanographie, Bangor-Universität und Ben Lincoln, wissenschaftlicher Mitarbeiter für angewandte beobachtende Ozeanographie, Bangor-Universität
