Wissenschaftler haben den winzigen Bestandteil des Ozeans entdeckt, der den Sauerstoffmotor der Erde am Laufen hält

    Wissenschaftler haben Eisen als den winzigen Bestandteil identifiziert, der die Photosynthese des Phytoplanktons am Laufen hält, und neue Messungen auf See zeigen genau, wie sich die Lage verschlechtert, wenn die Ozeane zu wenig davon enthalten.

    Wissenschaftler haben gezeigt, wie ein winziger Eisenmangel dazu geführt hat, dass Phytoplankton Sonnenenergie verschwendet und dadurch die Sauerstoffproduktion im Ozean unbemerkt verlangsamt.
    Wissenschaftler haben gezeigt, wie ein winziger Eisenmangel dazu geführt hat, dass Phytoplankton Sonnenenergie verschwendet und dadurch die Sauerstoffproduktion im Ozean unbemerkt verlangsamt.
    Lee Bell
    Lee Bell Meteored Vereinigtes Königreich 5 min

    Sauerstoff kommt nicht nur von Bäumen – ein großer Teil des Sauerstoffs, den Sie täglich einatmen, stammt aus dem Meer. Er wird von mikroskopisch kleinen Algen produziert, die nahe der Oberfläche schwimmen. Diese Organismen mögen zwar winzig sein, aber sie leisten einen wichtigen Beitrag.

    Der Haken dabei ist, dass sie ihren Photosynthese-Trick ohne einen ganz bestimmten Inhaltsstoff – Eisen – nicht richtig ausführen können, aber wir sprechen hier von Spurenmengen, die oft durch Staub aus Wüsten oder Schmelzwasser von Gletschern geliefert werden. Dennoch kann eine Prise Eisen alles verändern.

    Das sagen Wissenschaftler der Rutgers University, die kürzlich untersucht haben, was passiert, wenn dieses Eisen fehlt. Und wenn das passiert, sind die Aussichten nicht gut.

    Warum Eisen so wichtig ist

    Aktuelle Feldforschungen der Wissenschaftler haben ergeben, dass bei Eisenmangel Phytoplankton Energie verschwendet, die Photosynthese ins Stocken gerät und sich die Auswirkungen auf die gesamte Nahrungskette auswirken können.

    Phytoplankton bildet die Grundlage des Lebens im Ozean, indem es Sonnenlicht in Energie umwandelt, Sauerstoff freisetzt und alles von winzigen Krill bis hin zu Walen ernährt. Eisen ist jedoch ein wichtiger Mikronährstoff für den Prozess der Photosynthese, und große Teile des Ozeans weisen von Natur aus einen geringen Eisengehalt auf.

    „Jeder zweite Atemzug, den Sie nehmen, enthält Sauerstoff aus dem Ozean, der von Phytoplankton freigesetzt wird“, sagte Paul G. Falkowski, Mitautor der Studie.

    „Unsere Forschungen zeigen, dass Eisen ein limitierender Faktor für die Fähigkeit von Phytoplankton ist, Sauerstoff zu produzieren in weiten Teilen des Ozeans.“

    Die neuen Feldforschungen zeigten, wie sich Veränderungen im Eisengehalt der Ozeane auf die Nahrungskette ausgewirkt haben: Die Basis der marinen Lebenswelt wurde weniger produktiv, als Eisen knapp wurde.
    Die neuen Feldforschungen zeigten, wie sich Veränderungen im Eisengehalt der Ozeane auf die Nahrungskette ausgewirkt haben: Die Basis der marinen Lebenswelt wurde weniger produktiv, als Eisen knapp wurde.

    Der Klimawandel könnte das Eisenproblem durch eine Veränderung der Ozeanzirkulation noch verschärfen, wie die Forschung nahelegt, wodurch die Eisenzufuhr in einigen Gebieten reduziert wird.

    Falkowski betont, dass dies die Menschen nicht am Atmen hindern wird, aber es könnte die Nahrungsversorgung der Ozeane an Orten verringern, an denen Leben davon abhängt.

    „Phytoplankton ist die Hauptnahrungsquelle für Krill, die mikroskopisch kleinen Garnelen, die die Hauptnahrungsquelle im Südlichen Ozean für praktisch alle Tiere sind, darunter Pinguine, Robben, Walrosse und Wale“, fügte Falkowski hinzu.

    „Wenn der Eisengehalt sinkt und die für diese höher stehenden Tiere verfügbare Nahrungsmenge geringer ist, wird dies zu einem Rückgang der Population dieser majestätischen Tiere führen.“

    Was sie auf See gefunden haben

    Das Besondere an dieser Studie ist, dass sie nicht nur im Labor durchgeführt wurde. Der Hauptautor der Studie, Heshani Pupulewatte, verbrachte 2023 und 2024 insgesamt 37 Tage auf See und bereiste mit einem britischen Forschungsschiff den Südatlantik und den Südlichen Ozean, um seine Forschungen durchzuführen.

    Sie verwendete maßgeschneiderte Fluorometer, um die Fluoreszenz zu verfolgen – im Grunde genommen die „verschwendete” Energie, die Phytoplankton abgibt, wenn die Photosynthese nicht reibungslos funktioniert.

    „Wir wollten wissen, was beim Energieübertragungsprozess auf molekularer Ebene von Phytoplankton in natürlichen Umgebungen tatsächlich geschieht“, sagte sie.

    Die Messungen deuteten darauf hin, dass unter Eisenstress bis zu 25 % der lichtabsorbierenden Proteine von den Teilen abgekoppelt werden, die die absorbierte Energie in nutzbare chemische Energie umwandeln. Einfach ausgedrückt: sie fangen Sonnenlicht ein, können es aber nicht richtig nutzen, sodass stattdessen mehr Energie als Fluoreszenz abgegeben wird.

    „Wir haben die Auswirkungen von Eisenstress auf Phytoplankton im Ozean nachgewiesen, ohne Proben für molekulare Extraktionen ins Labor zu bringen, indem wir Fluoreszenzmessungen auf See durchgeführt haben“, fügte sie hinzu.

    „Auf diese Weise konnten wir zeigen, dass viel mehr Energie als Fluoreszenz verschwendet wird, wenn Eisen knapp ist.“

    Wenn sich die Eisenlieferungen weiter verschieben, besteht die Sorge nicht darin, dass der Himmel über Nacht keinen Sauerstoff mehr hat. Es geht vielmehr darum, dass die Produktivität der Ozeane still und leise sinkt und die Lebewesen, die von dieser Grundschicht abhängig sind, dies als Erste zu spüren bekommen.

    Quellenhinweis:

    Coupling of excitation energy to photochemistry in natural marine phytoplankton communities under iron stress, published in Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025.