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Wandelbarer Ozean am Pol

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 31.08.2007 10:30

Eisbedeckt und weitgehend von Kontinenten umgeben, aber trotzdem wirkungsvoll mit den Weltmeeren verbunden - so ist die Situation des Arktischen Ozeans heutzutage. Er ist ein Meer, das gut mit Sauerstoff versorgt ist und daher einem artenreichen Leben Raum bietet, und das obwohl er direkt am Nordpol ist und weitgehend durch Landmassen eingeschlossen ist. Doch diese Situation hat sich im Nordpolarmeer nicht immer geboten. Der Bohrkern vom Lomonossow-Rücken zeigte vielmehr, dass sich der Arktische Ozean im Laufe der vergangen 70 Millionen Jahre viele Male drastisch gewandelt hat.

"Als man die Bohrkerne an Bord holte, war sicherlich die große Überraschung, dass diese Ablagerungen, die man dort im arktischen Ozean gefunden hat, über weite Bereiche schwarz und stinkig waren", erklärt Hans Brumsack, Professor für Mikrobiogeochemie an der Universität Oldenburg. Lange Zeiträume in seiner Geschichte war der Ozean offenbar ganz und gar nicht lebenswert - zumindest wenn dieses Leben Sauerstoff brauchte. "Sein Zustand war etwa mit dem vergleichbar, den das Schwarze Meer heute hat, oder zu manchen Zeiten auch die Ostsee", erklärt Henk Brinkhuis, Geobiologie-Professor an der niederländischen Universität Utrecht. Das bedeutet, unter einer mehr oder weniger dicken mit Sauerstoff versorgten Wasserschicht an der Meeresoberfläche begann eine Region, die praktisch sauerstofffrei war - und damit tödlich für die meisten Organismen, die die Erde bevölkern.

Azolla-Farn auf dem Canning-River in Westaustralien. Foto: Wikimedia/Gnangarra

Unterhalb der sauerstoffhaltigen Schicht lebten nur noch Bakterien, die statt Sauerstoff Sulfat für die Energiegewinnung nutzten und dabei giftigen Schwefelwasserstoff freisetzten. Der Grund liegt in der starken Isolierung des Ozeans vom Rest der Meere. Dadurch kommt auch die Umwälzung der Wassermassen, ihre Durchlüftung und damit die Verteilung von Sauerstoff bis in die tiefsten Zonen zum Erliegen. Die Bakterien schalten daraufhin von Sauerstoff- auf Sulfatatmung um, und verwandeln ihre Umgebung langsam in eine Todeszone für alle Sauerstoffatmer.

So hat es in den vergangenen 70 Millionen Jahren, die der ACEX-Bohrkern abdeckt, mehrfach im Arktischen Ozean ausgesehen. In den rund 430 Meter Sedimenten kann man das wunderbar an den unterschiedlich gefärbten Schichten ablesen. Schwarze Stücke, die für solche sauerstoffarmen Zeiten stehen, wechseln mit grauen oder braunen Stücken ab, an denen es wieder mehr Sauerstoff im Wasser gab. Besonders extrem war es offenbar im Eozän, einem Erdzeitalter, das sich von knapp 56 bis 34 Millionen Jahre vor heute erstreckte. Vor rund 50 Millionen Jahren hatte sich die tektonische Situation im Polarkreis so verändert, dass der arktische Ozean praktisch vom Rest der Weltmeere abgeschnitten war. "Die Kontinente hatten sich ein bisschen verschoben und die Öffnungen zu den Weltmeeren noch ein bisschen stärker geschlossen", so Brinkhuis. Die Folge: Der Sauerstoffgehalt in den tiefen Zonen des Ozeans sank gegen Null. Diese Entwicklung hatte sich schon zu Dinosaurierzeiten angekündigt. "In der Kreidezeit war der Ozean nicht unbedingt vollständig sauerstofffrei, aber es gab zumindest großen Sauerstoffmangel im Tiefenwasser", erklärt Hans Brumsack.

Der ganze Ozean ein Brackwassertümpel

An der Wasseroberfläche tat sich auch etwas für Meere ungewöhnliches: Eine dicke und ausgedehnte Schicht von Brackwasser bildete sich aus, denn die Flüsse, die sich aus Nordamerika und Sibirien in den Ozean ergossen brachten ungeheure Mengen von Süßwasser mit. Das geschieht heute noch, doch dank der wirkungsvollen Durchmischung besteht der Ozean trotzdem aus Salzwasser. Doch damals sank der Salzgehalt so stark, dass sich eine Süßwasserpflanze über weite Gebiete des Meeres ausbreiten konnte. Der Algenfarn Azolla ist wie die bei uns bekannte Entengrütze eine Pflanze, die rasend schnell auf der Wasseroberfläche wächst und dort ausgedehnte Felder bildet. Arten dieser Farnfamilie sind heutzutage von tropischen bis in gemäßigte Klimazonen verbreitet, doch alle vertragen nur einen Salzgehalt im Wasser, der ungefähr ein Zehntel des derzeitigen Meerwassergehalts entspricht. Vor 50 Millionen Jahren bedeckten Azolla-Pflanzen offenbar den größten Teil des arktischen Ozeans. "Man findet ihre Sporen nicht nur am Lomonossow-Rücken sondern im gesamten zirkumarktische Raum, also auch in der Beringsee", erklärt Hans Brumsack, und Henk Brinkhuis ergänzt: "Damals gab es einen Tümpel von 2000 mal 4000 Kilometern."

Weitere 5 Millionen Jahre früher war der Ozean trotz seiner Pollage ein tropisches Meer. "Die Jahresdurchschnittstemperatur des Wassers war 25 Grad, so viel wie bei uns im Sommer", meint Brinkhuis. Es war die Zeit des Pliozän-Eozän-Temperaturmaximums, eine nur rund 150.000 Jahre dauernde Hitzeperiode, bei der die Erde die höchsten Temperaturen der vergangen 100 Millionen Jahre erlebte. Gleichzeitig war es eine der schnellsten Erwärmungen, die die Erde bisher erlebte - nur der vom Menschen angestoßene Klimawandel könnte sich noch schneller abspielen.