Einzeller, Ozeane und das Klima

Die Debatte um den Klimawandel hat zu steigendem Interesse an Kohlenstoffbindung (Entfernung des Kohlenstoffdioxids aus der Atmosphäre) geführt. Als Folge davon fördern viele Gemeinschaften und Nationen die Wiederaufforsten. Bäume nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und verwandeln es in Zellulose, die in den Baumstamm, Baumrinde, Äste und Wurzeln gespeichert wird. Das Konzept hier ist, dass je mehr Bäume wir auf der Erde haben, desto mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre gezogen wird und dadurch wird weniger Sonnenwärme in der Atmosphäre gefangen.

Bäume spielen eine Rolle, aber weitgehend unbekannt ist die Tatsache, dass viel mehr Kohlenstoff in den Ozeanen der Welt eingefangen wird, als in den ganzen Bäumen der Erde. In den Ozeanen ist genauso viel Kohlenstoff wie in der Erdatmosphäre. Diese ozeanische Kohlenstoffkomponente existiert überwiegend in der Form von aufgelöster organische Materie (DOM). Wissenschaftler haben gelernt, dass Mikrobe im tiefen Ozean Kohlenstoff in diese Tiefe runterziehen, statt ihn wieder in die Atmosphäre als Kohlenstoffgas abzugeben.

Zeitskalen der Kohlenstoffbindung
Bäume binden Kohlenstoff nicht für immer. Irgendwann sterben sie oder werden in einem Waldbrand zur Asche. Wenn sie sterben (und dann zerfallen) oder verbrennen, geben sie den gespeicherten Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre in Form von Kohlenstoffdioxide wieder ab. Die seltene Ausnahme geschieht im Fall, wo eine Naturkatastrophe Bäume unter Schlamm, Lava oder vulkansicher Asche begraben, und zwar so tief, dass die Bäume keinen Kontakt mit der Atmosphäre mehr haben.

Die größte Masse vom in Ozean aufgelösten Kohlenstoff (Eng. “dissolved oceanic carbon”, kurz DOC, eine Komponente des DOMs) hält den Bioabbau viele Jahrtausende stand.¹ Daher kann die Produktion von DOC einige Jahrtausende lang Unmengen von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre entfernen. Eine Zeitspanne dieser Länge bietet der menschlichen Zivilisation mehr als genug Zeit für die Entwicklung von wirtschaftlich-nützlichen Methoden für die Minderung der Treibhausgase in der Atmosphäre.

Mikrobiale Kohlenstoffpumpe
Eine große Fraktion des DOCs ist mikrobiellen Ursprungs.² Ein aus elf Biologen und Chemikern bestehendes Team von fünf Universitäten in Kanada und drei Universitäten in den USA hat festgestellt, welche Mikroben für die große Maße an DOC verantwortlich sind, und bis zu welchem Grad DOC in die Ozeansedimente gelagert werden, wo tektonische Wirkungen diesen DOC in den Erdmantel treiben kann.3³

Die Forscher haben ein Experiment entworfen, das die tiefe konvektive Mischung in den Ozeanen simuliert. Sie sammelten viele Liter Wasserproben aus unterschiedlichen Ozeantiefen: (1) die Ozeanoberfläche, (2) 20 Meter Tiefe, (3) 500 Meter Tiefe, und (4) 1.500 Meter Tiefe. Dann haben sie ins Oberflächenwasser Mengen von prokaryotischen Organismen (Einzeller deren Zellen keinen Zellkern haben) die aus den Proben der unterschiedlichen Wassertiefen stammen, freigesetzt. Das Team hat dann die Änderungen in der DOM Konzentration und Zusammensetzung, sowie die Änderungen in den Taxa dieser Prokaryoten verfolgt. Sie haben diese Entwicklung täglich 1,5 Jahre lang verfolgt.

Ihr Experiment bestätigte die Hypothese der mikrobiellen Kohlenstoffpumpe (Eng. “microbial carbon pump” oder MCP). Die MCP hält, dass der DOC, den durch mikrobielle Wirkungen zersetzt wird (labiler DOC), wenn er tiefer und tiefer in den Ozean fällt, von den Prokaryoten in DOC verwandelt wird, der dann nicht mehr von mikrobieller Wirkung zersetzt werden kann (beständiger DOC⁴).

Die Forscher haben festgestellt, dass die Teilmengen der Prokaryoten diverser waren, als die, die von der Oberfläche kamen. Darüber hinaus haben sie entdeckt, dass die Tiefsee-Prokaryoten beständigen DOC viel effizienter herstellen. Sehr viel von diesem beständigen DOC senkt bis zum Meeresboden, wo die tektonische Wirkung an den Subduktionszonen den beständigen DOC tief in den Erdmantel treibt. Das Team ist zum Schluss gekommen, dass die Prokaryoten in den Ozeanen viel mehr zur langfristigen Bindung des Kohlenstoffes aus der Erdatmosphäre als alle anderen Naturprozesse. Prokaryoten tragen auch zum tiefen Sauerstoffenzyklus bei, der sehr exquisit feinabgestimmt sein muss, wenn höheres Leben möglich sein soll.⁵

Auf höheres Leben ausgelegt
Obwohl diese elf Forscher kein Kommentar über die philosophische Bedeutung ihrer Studien geboten haben, kann man Schlüsse ziehen. Prokaryoten sind die einfachsten Lebensformen auf der Erde. Das Team hat festgestellt, dass eine Kombination der folgenden Sachen nötig ist, um höheres Leben auf der Erdoberfläche erst ein Mal zu ermöglichen: (1) eine hohe Abundanz der marinen Prokaryoten, wo die Vielfalt dieser Prokaryoten mit der Ozeantiefe auf einer feinabgestimmten Weise steigt, (2) die richtige Anzahl und Größe an tiefe Ozeanzonen, die reich an Prokaryoten sind (wie der Labrador See), und (3) fein-abgestimmte, tektonische Subduktionszonen im Ozean, die sicherstellen, dass genau die richtigen Mengen an Kohlenstoff und Sauerstoff aus der Erdatmosphäre und den Ozeanen in den Erdmantel gelangen. Diese bemerkenswerte Feinabstimmung jeder Komponente—und noch dazu ihr komplexes Zwischenspiel—weist auf einen Schöpfer hin, dessen Absicht es war, dass die Erde höheres Leben beherbergen sollte.

Die Arbeit dieser Wissenschaftler beinhält auch Botschaften für Umweltschutz und den Umgang mit Klimawandel. Menschen müssen mit der marinen Umwelt so umgehen, dass die Abundanz und Vielfalt der Prokaryoten in den Ozeanen aufrechterhalten werden wird. Wir müssen auch feststellen, wie wir die Abundanz und Vielfalt der Prokaryoten in den Ozeanen erhöhen können. Solche Anstrengungen können vielleicht eine schnellere, effizientere, und wirtschaftlichere Strategie für die Mitigation der Erderwarmung und Stabilisation vom Klima auf der Erde für unser Nutzen und das Nutzen von allen Lebensform auf dem Planeten anbieten.

Endnoten

1. Dennis A. Hansell et al., “Dissolved Organic Matter in the Ocean: A Controversy Stimulates New Insights,” Oceanography 22, no. 4 (Dezember 2009): 202–211, doi:10.5670/oceanog.2009.109.
2. Richard LaBrie et al., “Deep Ocean Microbial Communities Produce More Stable Dissolved Organic Matter through the Succession of Rare Prokaryotes,” Science Advances 8, no. 27 (8.Juli.2022): id. eabn0035, doi:10.1126/sciadv.abn0035.
3. Karl Kaiser and Ronald Benner, “Major Bacterial Contribution to the Ocean Reservoir of Detrital Organic Carbon and Nitrogen,” Limnology and Oceanography 53, no. 1 (Januar 2008): 99–112, doi:10.4319/lo.2008.53.1.0099.
4. Federico Baltar et al., “What Is Refractory Organic Matter in the Ocean?,” Frontiers in Marine Science: Section Aquatic Microbiology 8 (1.April.2021), id. 642637, doi:10.3389/fmars.2021.642637.
5. Hugh Ross, “Deep Oxygen Cycle Provides Evidence for Creation of Animals,” Today’s New Reason to Believe (Blog), Reasons to Believe, 12.Oktober.2020; Hugh Ross, Designed to the Core(Covina, CA: RTB Press, 2022), 216–217.