Rotalgen zeugen von Eisschmelze in der Arktis

Wissenschaftlern der Universität Göttingen ist es gelungen, die Entwicklung des Meereises in der Arktis erstmals bis ins Mittelalter zurück zu verfolgen. Dabei fanden die Forscher unter anderem heraus, dass die Eisdecke in der östlichen kanadischen Arktis und Subarktis seit Mitte des 19. Jahrhunderts kontinuierlich schmilzt. Bislang reichten die Daten von Satelliten nur bis in die späten 1970er-Jahre zurück. Ein Team aus deutschen, US-amerikanischen und kanadischen Wissenschaftlern entdeckte nun bei Tauchgängen in der Arktis auf dem flachen Meeresgrund Rotalgen, die dort seit rund 650 Jahren wachsen und dabei jährlich baumringartige Strukturen bilden, anhand derer sich die Entwicklung der darüber liegenden Eisschicht verfolgen lässt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.

„Die kalkbildende Rotalgenart Clathromorphum compactum gehört zu den ältesten marinen Organismen, die wir kennen“, erläutert Andreas Kronz vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen. Das Wachstum dieser Algen wird stark von der Lichtmenge beeinflusst, die bis auf den Meeresgrund durchdringt, aber auch durch die Wassertemperatur. Beides wiederum hängt eng mit der Dauer der jährlichen Eisdecke auf dem Meer zusammen.

Elementaranalyse

Gemeinsam mit Jochen Halfar von der University of Toronto analysierte Kronz die Rotalgen mit einer Elektronenstrahl-Mikrosonde. Dabei zeigten sich Unregelmäßigkeiten – sogenannte Anomalien – in den Wachstumsraten und im Verhältnis der Stoffwechselprodukte Magnesium und Calcium. So wird bei höheren Wachstumsraten mehr Magnesium in das Kalzitskelett der Rotalgen eingebaut. Aus den gemessenen Algenanomalien konnten die Forscher den Lichteinfall auf dem Meeresgrund rekonstruieren. Wie viel Licht dort ankommt, hängt davon ab, wie lange es im arktischen Sommer offenes Wasser gibt, das nicht von Meereis bedeckt ist.

Die Zeitreihe der Algenanomalien Jahre zeigt, dass die Rotalgen während der Kleinen Eiszeit von etwa 1520 bis 1850 wenig gewachsen sind. Da es kalt war, gab es viel Meereis, sodass wenig Licht zum Meeresboden durchdrang. Für die Zeit ab 1850 stellten die Forscher eine langfristige Abnahme der Meereisbedeckung fest. „Was wir mit den Algen beobachten, stimmt sehr gut mit historischen Beobachtungen der Meerausdehnung vor Neufundland überein“, erklärt Jochen Halfar. „Zusätzlich kann man sehen, dass mit dem Beginn der Kleinen Eiszeit in der kanadischen Subarktis auch die Inuit nach Süden gewandert sind, denn diese brauchten stabile Meereisbedingungen für die Robbenjagd. Die Südexpansion der Inuit ist mit archäologischen Daten gut belegt, und wie wir zum ersten Mal zeigen konnten, eben in Zusammenhang mit verstärkter Meereisbedeckung zu sehen.“

Rotalgen-Anomalien und Meereisbedeckung

Die Untersuchung der Unregelmäßigkeiten im Stoffwechsel der Rotalgen lässt also Rückschlüsse auf den Zusammenhang mit Lichteinfall und Wassertemperatur zu. Beide Faktoren zusammen ermöglichen den Wissenschaftlern nun erstmals, genaue Aussagen über Veränderungen des arktischen Meereises bis ins späte Mittelalter zurück zu treffen. „Während der Kleinen Eiszeit, die von Beginn des 16. bis ins 19. Jahrhundert dauerte, war die jährliche Phase, in der das Meer von Eis bedeckt war, mehrere hundert Jahre sehr ausgedehnt“, erläutert Kronz. „Seit dem Ende der Eiszeit um 1850 herum zeigt das Archiv der Rotalge einen kontinuierlichen Rückgang der Eisschicht, der bis heute andauert. Dieser Rückgang ist stärker, als wir jemals zuvor in der 650 Jahre langen Rotalgenzeit beobachten konnten.“