Einfluss antiker Eiszyklen in der Antarktis auf die marine Produktivität in subtropischen Ozeanen
Eine aktuelle Untersuchung von Wissenschaftlern der University of Wisconsin-Madison (USA) und des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen zeigt, dass Veränderungen der antarktischen Eisschilde vor etwa 34 Millionen Jahren die biologische Produktivität in subtropischen Meeresregionen maßgeblich beeinflussten. Die Studie wurde in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.
Zusammenhang zwischen Erdachsenneigung und mariner Produktivität
Die Forschenden identifizierten den sogenannten Obliquitätszyklus, einen 40.000 Jahre andauernden astronomischen Rhythmus, der durch Schwankungen der Erdachsenneigung verursacht wird, als entscheidenden Faktor für die Schwankungen der marinen Produktivität in subtropischen Breiten. Diese Periodizität korreliert mit der erstmaligen Ausdehnung der antarktischen Eiskappe vor rund 34 Millionen Jahren.
Obwohl der 40.000-Jahres-Zyklus üblicherweise vor allem das Klima in polaren Regionen beeinflusst, zeigte sich hier ein signifikanter und ungewöhnlicher Effekt auf die Produktivität in äquatornahen Ozeangebieten. Über einen Zeitraum von etwa einer Million Jahren konnten die Wissenschaftler eine starke Verbindung zwischen den Eiszyklen und der Biomasseproduktion im subtropischen Ozean nachweisen.
Methodik und Forschungsergebnisse
Die Analyse basierte auf chemischen Signaturen in Meeresablagerungen, die während wissenschaftlicher Bohrungen von 2020 bis 2022 mit dem Forschungsschiff JOIDES Resolution gewonnen wurden. Diese Sedimentkerne dokumentieren die historische marine Produktivität und erlauben Rückschlüsse auf Veränderungen im Ökosystem.
Die Bohrungen erfolgten im Rahmen internationaler Programme wie dem International Ocean Discovery Program (IODP), das die geologische und klimatische Entwicklung der Ozeane erforscht. Dr. Alexandra Villa, eine der leitenden Wissenschaftlerinnen, betont die Bedeutung dieser Archive für das Verständnis globaler Klimaereignisse und ozeanischer Prozesse.
Mechanismen der Verbindung zwischen Antarktis und subtropischen Ozeanen
Die Studie verdeutlicht, dass die Zirkulation des Südlichen Ozeans, der die Antarktis umgibt, eine zentrale Rolle bei der Versorgung subtropischer Meeresregionen mit nährstoffreichem Wasser spielt. Dieses nährstoffreiche Wasser sinkt im Südlichen Ozean ab und wird in niedrigere Breitengrade transportiert, wo es die marine Bioproduktivität fördert.
Mit der Entstehung der antarktischen Eiskappe veränderten sich die ozeanischen Zirkulationsmuster und damit auch der Nährstofftransport. Der 40.000-jährige Neigungszyklus beeinflusste somit direkt die Verteilung von Nährstoffen und damit die Produktivität in subtropischen Meeresgebieten.
Bedeutung der Ergebnisse für das Verständnis des Erdsystems
Die Untersuchung erweitert das Wissen über die komplexen Wechselwirkungen zwischen polaren Eisdecken und globalen ozeanischen Prozessen. Die enge Vernetzung des Erdsystems zeigt, wie Veränderungen in einer Region weitreichende Auswirkungen auf entfernte Ökosysteme haben können.
Professor Stephen Meyers hebt hervor, dass diese „globalen Fernverbindungen“ dynamisch und teilweise überraschend sind, was für das Verständnis von Klimasystemen und marinen Nahrungsnetzen von großer Relevanz ist.
Forschungsauftrag und gesellschaftliche Verantwortung des MARUM
Das MARUM widmet sich der grundlegenden Erforschung der Rolle des Ozeans und des Meeresbodens im Erdsystem. Dabei werden geologische, physikalische, biologische und chemische Prozesse untersucht, die Klima und globalen Kohlenstoffkreislauf beeinflussen sowie einzigartige marine Lebensräume formen.
Die Einrichtung verfolgt eine ergebnisoffene Forschung mit gesellschaftlicher Verantwortung, stellt wissenschaftliche Daten frei zugänglich bereit und informiert die Öffentlichkeit über neue Erkenntnisse zur Meeresumwelt. Kooperationen mit Industriepartnern erfolgen unter dem Vorbehalt des Schutzes der Meeresumwelt.
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen
Dr. Alexandra Villa
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
E-Mail: avilla@marum.de
Originalpublikation
A. Villa & S.R. Meyers: High-latitude teleconnections drive subtropical marine bioproductivity at the dawn of the Antarctic ice sheet, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (11) e2424082123, https://doi.org/10.1073/pnas.2424082123 (2026).
