14. Sep. 2019
Der Kilauea während einer aktiven Phase der Eruption im Sommer 2018.

Der Kilauea während einer aktiven Phase der Eruption im Sommer 2018.

Beim jüngsten Ausbruch des Kilauea auf Hawaii wurden 700 Häuser zerstört und die Kapoha-Bucht lief komplett mit Lava voll. Die Lava, die ins Meer floss, führte auch zu einer starken Algenblüte, die als schmales Band im Zentralpazifik sogar vom Weltraum aus zu sehen war. Forschende der Universität von Hawaii nutzten das Naturschauspiel, um die Ozeandüngung durch Vulkane genauer zu untersuchen. In "Science" haben sie darüber berichtet.

Der Kilauea auf Hawaiis Hauptinsel ist der aktivste Vulkan der Welt, doch die Eruption vom Sommer 2018 war selbst für ihn ungewöhnlich. Von Mai bis September quoll nahezu ununterbrochen Lava aus den Spalten der zum Ozean liegenden Ostflanke, verschlang Straßen und Häuser und verdampfte den größten Süßwassersee der Insel im Pu'u-Kapoho-Krater, bevor sie ins Meer floss.

Lavaflüsse des Kilauea-Ausbruchs von 2018

Lavaflüsse des Kilauea-Ausbruchs von 2018

Bild: Wikimedia Commons/Phoenix7777 (CC BY-SA 4.0)
Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 bei Nacht.

Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 bei Nacht.

Bild: Science/Ryan Tabata, U Hawaii
Blick auf die Planktonblüte, die der Ausbruch des Kilauea im Sommer 2018 auslöste.

Blick auf die Planktonblüte, die der Ausbruch des Kilauea im Sommer 2018 auslöste.

Bild: US Coastguard
Überflug über das Ost-Rift des Kilauea am 19. Mai 2018, 08:18 Uhr Ortszeit.

Überflug über das Ost-Rift des Kilauea am 19. Mai 2018, 08:18 Uhr Ortszeit.

Bild: USGS (CC0)
Der Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 vom Heck des Forschungsschiffes

Der Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 vom Heck des Forschungsschiffes "Ka'imikai-O-Kanaloa" der Universität von Hawaii

Bild: Science/Ryan Tabata, U Hawaii
Auf breiter Front fließt die Lava des Kilauea im Sommer 2018 bei Kapoho in den Pazifik.

Auf breiter Front fließt die Lava des Kilauea im Sommer 2018 bei Kapoho in den Pazifik.

Bild: Science/Scott Rowland, U Hawaii
Wolken aus Wasserdampf und Rauch entstehen, als die Lava des Kilauea sich ins Meer ergießt.

Wolken aus Wasserdampf und Rauch entstehen, als die Lava des Kilauea sich ins Meer ergießt.

Bild: Science/Karin Bjorkman, U Hawaii
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Lavaflüsse des Kilauea-Ausbruchs von 2018

Bild: Wikimedia Commons/Phoenix7777

Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 bei Nacht.

Bild: Science/Ryan Tabata, U Hawaii

Blick auf die Planktonblüte, die der Ausbruch des Kilauea im Sommer 2018 auslöste.

Bild: US Coastguard

Überflug über das Ost-Rift des Kilauea am 19. Mai 2018, 08:18 Uhr Ortszeit.

Bild: USGS

Der Kilauea-Ausbruch vom Sommer 2018 vom Heck des Forschungsschiffes "Ka'imikai-O-Kanaloa" der Universität von Hawaii

Bild: Science/Ryan Tabata, U Hawaii

Auf breiter Front fließt die Lava des Kilauea im Sommer 2018 bei Kapoho in den Pazifik.

Bild: Science/Scott Rowland, U Hawaii

Wolken aus Wasserdampf und Rauch entstehen, als die Lava des Kilauea sich ins Meer ergießt.

Bild: Science/Karin Bjorkman, U Hawaii

Dort aber löste die Lava eine gewaltige Algenblüte aus, die bereits drei Tage, nachdem sie den Ozean erreicht hatte, vom Satelliten aus zu sehen war. Auf dem Höhepunkt des Ausbruchs zog sich ein fast 500 Kilometer langes Band mit hoher Algendichte von der Südostküste Hawaiis in den Zentralpazifik, obwohl dort das Wasser normalerweise sehr nährstoffarm ist. Mitte August brach die Blüte zusammen, als nämlich die Lava aus dem Ost Rift des Kilauea nicht mehr den Ozean erreichte.

Natürliches Ozeandüngungs-Experiment

"Wir hatten die einzigartige Gelegenheit, aus nächster Nähe zu beobachten, wie die unerwartete Zufuhr von Nährstoffen ein Ökosystem verändert, das an Nährstoffmangel gewöhnt ist", so Sam Wilson, Forscher am Institut für Ozeanographie der Universität von Hawaii. Wilson und seine Kollegen fuhren mehrmals mit dem Forschungsschiff der Universität direkt in die "Algenwolke" hinein und untersuchten ihn in seinen unterschiedlichen Stadien.

Die Blüte unterschied sich in ihrer Zusammensetzung stark von den normalen Gemeinschaften, die unter den Nährstoffmangelbedingungen vor Hawaii anzutreffen sind. Die Kieselalge Skeletonema dominierte auf einmal mit einem Biomasseanteil von 37 Prozent, während sonst alle Kieselalgen zusammen auf einen Anteil von wenigen Prozent kommen. Das veränderte und vor allem auf das Zwei- bis Dreifache des Normalen vergrößerte Nahrungsangebot zog auch viele Räuber an, kleine Krebslarven machten auf einmal elf Prozent der Biomasse aus.

Stickstoff war entscheidender Nährstoff

Das Erstaunlichste aber war, dass all dieser Überfluss offenbar aufgrund einer starken Stickstoff-Zufuhr entstanden war. Dabei ist Stickstoff so ziemlich der einzige Nährstoff, den Lava nicht ins Meerwasser transportieren kann. Basalt hat alle Spurenstoffe, die man wie Eisen, Mangan oder Phosphor zur Düngung von Nährstoffmangelgebieten im Ozean benötigt, Stickstoff beinhaltet er jedoch nur in zu vernachlässigenden Mengen. Die Forscher standen also vor der Frage, woher der Stickstoff kam. Aufgrund der Isotopensignatur konnten die Forscher ausschließen, dass Süßwasser von der Insel Nitrate ins Meer gewaschen haben könnte.

Die Lösung scheint in der Tiefsee um Hawaii zu liegen. Offenbar ist die heiße Lava im Schnellzugtempo die Flanke des Kilauea in die Tiefsee hinabgestürzt und hat dabei stickstoffreiches Tiefenwasser nach oben schießen lassen. In der Kapoho-Bucht fällt der Meeresboden steil in die Tiefsee ab. Bereits einen Kilometer von der Küste entfernt ist der Meeresboden schon viele Hundert Meter tief. Mit einem ferngesteuerten Tauchroboter untersuchten die Forscher daraufhin den Meeresboden vor der Küsten und fanden tatsächlich in 725 Metern Tiefe frische Lava, von der heißes Wasser aufstieg.

Möglicher Mechanismus für Ozeandüngung durch ozeanische Plateaus

Die Forscher vermuten, dass auf diese Weise in der Vergangenheit größere Mengen von Nährstoffen in sonst eher karge Meeresgebiete gelangt sind. Der Kilauea-Ausbruch war mit 0,8 Kubikkilometern und rund drei Monaten Dauer ein relativ kleines Ereignis, doch in den Ozeanbecken gibt es riesige Lava-Plateaus, bei deren Entstehung Millionen Kubikmeter über Millionen von Jahren in die Ozeane flossen. Sie könnten die Ozeane gedüngt haben.