Zusammenfassung:
Es gibt eine Art winzige Partikel im Ozean, die Schneeflocken ähneln und ständig in die Tiefsee fallen. Sie werden von Wissenschaftlern „Marine Snow“ genannt. Dabei handelt es sich nicht um echtes Eis und Schnee, sondern um Partikel, die aus der Ansammlung von totem Plankton, Exkrementen, Schleim, Mineralien und anderen organischen Ablagerungen entstehen. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Viskosität dieser Partikel die Fähigkeit des Ozeans, Kohlendioxid aufzunehmen und zu speichern, erheblich beeinflussen kann, was einen wichtigen, bisher übersehenen Hinweis zum Verständnis des Klimasystems der Erde liefert.
Diese von Forschern der Scripps Institution of Oceanography an der University of California, San Diego und der University of Lincoln im Vereinigten Königreich durchgeführte Studie wurde am 8. Oktober 2026 in der Zeitschrift „Science“ veröffentlicht. Die Studie ergab, dass klebrige Meeresschneepartikel weniger wahrscheinlich von Bakterien abgebaut werden und daher mehr Kohlenstoff in die Tiefen des Ozeans transportieren können. Solche Partikel transportieren möglicherweise sechsmal mehr Kohlenstoff in die Tiefsee als weniger viskose Partikel.
Meeresschnee ist ein wichtiger Teil des Kohlenstoffkreislaufs der Ozeane. An der Meeresoberfläche, wo Sonnenlicht eindringen kann, absorbiert Plankton durch Photosynthese Kohlendioxid und wandelt es in organisches Material um. Wenn diese Organismen sterben oder sich die organischen Abfälle mit anderen Materialien zu Partikeln verbinden, sinken sie nach und nach und transportieren Kohlenstoff von der Meeresoberfläche in die Tiefe.
Ein Teil des Kohlenstoffs kann Hunderte oder sogar Tausende von Jahren in der Tiefsee verbleiben und vorübergehend von der Atmosphäre isoliert sein. Der Ozean ist damit zu einer wichtigen natürlichen Kohlenstoffsenke der Erde geworden. Allerdings gelangt beim Absinken nicht der gesamte Meeresschnee in die Tiefsee. Ein großer Teil der Partikel wird von Bakterien abgebaut oder gelangt im flachen Meerwasser wieder in den biologischen Kreislauf, und nur ein Teil gelangt in ausreichend tiefe Gewässer, um dort für lange Zeit konserviert zu werden.
Forscher schätzen, dass jedes Jahr mehr als 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff durch Meeresschnee die Meeresoberfläche verlassen, doch nur etwa 2 Milliarden Tonnen gelangen letztlich in die Tiefe, wo Kohlenstoff für lange Zeiträume gespeichert werden kann. Was bestimmt, wie viel Kohlenstoff Meeresschnee über die Meereswasserschicht transportieren kann, war schon immer eine wichtige Frage in der Forschung zum Kohlenstoffkreislauf im Ozean.
Diese Studie konzentrierte sich auf die physikalische Struktur von Meeresschnee, insbesondere auf seine Viskosität. Die Studie ergab, dass Meeresschneepartikel keine einfachen Agglomerate mit einheitlichen inneren Eigenschaften sind, sondern komplexe Mikrostrukturen aufweisen. Einige Bereiche an der Außenseite der Partikel sind relativ weich und haben eine niedrige Viskosität, sodass sich Bakterien leichter festsetzen und mit der Zersetzung beginnen können. Die viskoseren und widerstandsfähigeren inneren Teile bilden eine physikalische Barriere, die es Bakterien erschwert, schnell einzudringen.
Die Forscher verglichen den Vorgang mit einem Wurm, der einen Apfel frisst: Das weichere Fruchtfleisch des Apfels lässt sich leichter durchdringen, während die härteren Teile schwieriger zu handhaben sind. Bakterien können zunächst leicht zersetzbare Bereiche des Meeresschnees ausnutzen, aber um in das klebrigere Innere zu gelangen, müssen sie dessen Struktur nach und nach zerstören. Es ist dieser Unterschied, der dazu führt, dass verschiedene Meeresschneepartikel während des Absinkvorgangs völlig unterschiedliche Kohlenstoffspeicherfähigkeiten aufweisen.
Um den Zusammenhang zwischen Bakterien und der inneren Struktur von Meeresschnee aufzudecken, entwickelte das Forschungsteam eine neue mikroskopische Bildgebungsmethode. Nach jahrelangen Versuchen werden Forscher im Jahr 2025 endlich eine praktikable technische Lösung finden, indem sie dreidimensionale konfokale Mikroskopie mit speziellen fluoreszierenden Molekülen kombinieren, um die komplexe physikalische Struktur im Meeresschnee darzustellen und die Aktivitäten einzelner lebender Bakterien darin zu verfolgen.
Obwohl Wissenschaftler bisher Meeresschneepartikel und die Mikroorganismen auf ihren Oberflächen beobachten konnten, war es schwierig, direkt zu verstehen, wie sich einzelne Bakterien in der schleimartigen mikroskopischen Umgebung bewegen, organisches Material anheften und zersetzen. Die neue Technologie ermöglicht Forschern eine klarere Beobachtung der physikalischen Hindernisse, mit denen Bakterien konfrontiert sind, und bietet neue Forschungsinstrumente, um zu verstehen, wie Meeresmikroorganismen organische Stoffe verarbeiten.
Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass klebriger Meeresschnee länger braucht, um von Bakterien abgebaut und aufgebrochen zu werden. Das Forschungsteam nutzte außerdem Computersimulationen, um herauszufinden, dass solche Partikel möglicherweise in tiefere Gewässer absinken, bevor sie vollständig zerfallen. Die Klebrigkeit der Partikel beeinflusst daher nicht nur, wie schnell Bakterien die darin enthaltene organische Substanz verwerten können, sondern auch, wie viel Kohlenstoff der Zersetzung im flachen Meerwasser entgeht und schließlich in die Tiefsee gelangt.
Die Entdeckung könnte wichtige Auswirkungen auf Klimavorhersagen haben. Bestehende Modelle des Kohlenstoffkreislaufs im Ozean müssen abschätzen, wie viel Kohlenstoff der Ozean aufnehmen kann und wie lange er im Ozean verbleiben kann. Wenn das Modell die Unterschiede in der Viskosität und Mikrostruktur des Meeresschnees nicht vollständig berücksichtigt, ist es möglicherweise nicht in der Lage, den Anteil des organischen Kohlenstoffs, der während des Absinkvorgangs abgebaut wird, genau vorherzusagen, was sich auf die Bewertung der Kohlenstoffsenkenkapazität des Ozeans auswirkt.
Die Forschungsergebnisse bedeuten jedoch nicht, dass die Kohlenstoffspeicherung in den Ozeanen sofort zunimmt, und es lässt sich auch nicht einfach ableiten, dass sich die globale Erwärmung dadurch verlangsamt. Der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane wird von mehreren Faktoren beeinflusst, wie z. B. der Planktonproduktivität, der Temperatur, der mikrobiellen Aktivität, dem Meerwasserfluss und der Partikelzusammensetzung. Die Rolle der Meeresschneeviskosität muss anhand von Beobachtungen in realen Meeresumgebungen weiter quantifiziert werden.
Die Bildgebungstechnologie könnte auch außerhalb des Ozeans Anwendung finden, sagen Forscher. Komplexe mikroskopische Umgebungen aus Schleim gibt es auch in Korallenriffen, Kelpwäldern, Pflanzenwurzeln und im Verdauungstrakt von Menschen und anderen Tieren. Schleim ist keine einfache, gleichmäßige gelartige Substanz. Sein Inneres kann Unebenheiten, Fransen und Bereiche unterschiedlicher Viskosität enthalten. Diese Strukturen können die Anhaftung, Bewegung und das Überleben von Bakterien beeinflussen.
Durch die direkte Beobachtung der Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Schleimstrukturen können Wissenschaftler in Zukunft möglicherweise tiefer in Themen wie die Wiederherstellung von Korallenriffen, die Beziehungen zwischen Pflanzen und Mikroben und die mikrobielle Aktivität im menschlichen Körper eintauchen.
Forscher glauben, dass scheinbar unscheinbare klebrige Partikel im Ozean tatsächlich an der Regulierung eines wichtigen Teils des globalen Kohlenstoffkreislaufs beteiligt sein könnten. Während Wissenschaftler nach und nach die Mikrostruktur des Meeresschnees und seine Beziehung zu Bakterien aufdecken, wird erwartet, dass dieser „Schneefall“, der weiterhin von der Meeresoberfläche in die Tiefsee sinkt, den Forschern dabei helfen wird, den Mechanismus der Kohlenstoffspeicherung im Ozean und die Rolle des Ozeans im globalen Klimasystem genauer zu verstehen.
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