Salzwasser in den Ozeanen ist nicht gleich Salzwasser, denn es gibt Wasserschichten mit sich unterscheidenden Salzgehalten und Temperaturen. Die so genannte thermohaline Zirkulation – basierend auf den Dichtunterschieden, die Temperatur und Salzgehalt bedingen – treibt unter anderem die Atlantische Umwälzbewegung an (Atlantic Meridional Overturning Circulation, kurz AMOC). Nahe der Oberfläche wird die Ozeanzirkulation aber auch durch Winde angetrieben, so entstehen etwa die großen subtropischen Wirbel im Atlantik nördlich und südlich des Äquators. Diese Wirbel spielen eine wichtige Rolle für marine Ökosysteme, weil sie Organismen am Meeresboden mit Sauerstoff versorgen, der unter anderem bei der Zersetzung organischer Substanz verbraucht wird. Wenn kein frisches, meist kaltes und sauerstoffhaltiges Wasser nachströmt und sozusagen belüftet, entstehen Sauerstoffminimumzonen.
Wie das Abschwächen der Atlantischen Umwälzbewegung mit der Belüftung des flachen Ozeans zusammenhängt, hat nun ein Team von Forschenden vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften und Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen, der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Lyell Centers der Heriot-Watt University in Schottland untersucht. Im Fokus stand dabei die tropische Sauerstoffminimumzone vor Nordwestafrika.
Anhand von benthischen Foraminiferen – mikroskopisch kleinen einzelligen Organismen mit einer Schale, die auf dem Meeresboden leben – rekonstruierten sie, wie sich der Sauerstoff in den letzten 27.000 Jahren in der Sauerstoffminimumzone des östlichen tropischen Nordatlantiks verändert hat. „Benthische Foraminiferen reagieren empfindlich auf Veränderungen des Sauerstoffs, was sich unter anderem auf ihre Verbreitung auswirkt. Anhand dieser mikroskopisch kleinen Fossilien untersuchten wir, wie sich der Sauerstoffgehalt des Ozeans in einem Zeitraum veränderte, in dem die AMOC laut Forschung schwächer war als heute. Dadurch erhielten wir Einblicke in den Einfluss der AMOC-Stärke auf die Flachwasserzelle", erklärt Dr. Sofía Barragán-Montilla. Sie hat am MARUM promoviert und ist jetzt wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe Paläozänographie am Institut für Geowissenschaften der Universität Kiel.
Ob und wie weit sich der AMOC in Zukunft verlangsamt, wird in Fachkreisen noch weiter diskutiert. Das Team von Wissenschaftler:innen hat die Grundfrage nun weitergedacht: Was passiert mit der flachen Zelle, wenn sich die AMOC-Zirkulation abschwächt? „Uns hat überrascht, wie eng der Sauerstoffgehalt vor Nordwestafrika an den Zustand der Atlantischen Umwälzzirkulation geknüpft ist“, erklärt Dr. Stefan Mulitza vom MARUM. Im tiefen Atlantik führt eine Abschwächung der Meridionalzirkulation zu einer Abnahme des Sauerstoffgehaltes. Die flachen Stockwerke des Atlantiks werden jedoch mit einer abnehmenden AMOC besser belüftet. Dies ist eine Folge stärkerer Winde, die den Subtropenwirbel aufgrund höherer Temperatur- und Luftdruckunterschiede zwischen Tropen und hohen nördlichen Breiten antreiben.
Die Erstautorin Dr. Sofía Barragán-Montilla untersuchte die benthischen Foraminiferen, die das Team zu den Ergebnissen der Studie führten: „Wir fanden heraus, dass in Zeiten einer schwächeren AMOC mehr Sauerstoff in der Sauerstoffminimumzone des östlichen tropischen Nordatlantiks vorhanden war, was auf eine verstärkte flache Zelle hindeutet“.
Eine weitere Feststellung der Forschenden: Die Intensität der Sauerstoffminimumzone vor Nordwestafrika wird im Wesentlichen durch die Ozeanzirkulation gesteuert und hängt weniger mit Veränderungen der Sauerstoffzehrung als Folge der Zersetzung organischen Materials zusammen.
Die Erkenntnisse aus der aktuellen Studie werden innerhalb des am MARUM angesiedelten Exzellenzclusters „Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ weiter erforscht. Ein Themenkomplex ist, wie komplexe Ökosysteme auf klimabedingte Veränderungen reagieren.
MARUM
Originalpublikation:
Barragán-Montilla, S., Johnstone, H.J.H., Mulitza, S. et al. Enhanced ventilation of Eastern North Atlantic Oxygen Minimum Zone with deglacial slowdown of Meridional Overturning. Nat Commun16, 6418 (2025). doi.org/10.1038/s41467-025-61177-3
