Klimafaktor Silizium

Das zweithäufigste Element der Erdkruste, das Silizium, spielt möglicherweise eine entscheidende Rolle im Klimageschehen. Ein Workshop am ZMT in Bremen zieht eine Bilanz der Forschung der letzten Jahre.

Flussufer und Küsten sind bevorzugte Siedlungsgebiete des Menschen. Die wirtschaftliche Nutzung bzw. Übernutzung der Küsten zieht jedoch massive Umweltprobleme nach sich. Unter anderem gelangen Nitrate und Phosphate, wesentliche Nährstoffe des Phytoplanktons, in Gewässer und führen zu besonders ausgeprägten Algenblüten. In den Küstenmeeren können die Zellkonzentrationen dann mehrere Millionen Zellen pro Liter Wasser betragen. Da die Algen bei der Photosynthese große Mengen des Treibhausgases CO2 aufnehmen, sind sie ein wesentlicher Faktor im Klimageschehen. Die Ozeane gelten als Regulative im CO2-Kreislauf.

Erst in den letzten Jahren ist ein Element in den Blickpunkt geraten, das eine wesentliche Rolle im CO2-Kreislauf zu spielen scheint: Silizium, nach Sauerstoff der zweithäufigste Stoff der festen Erdkruste. So rief das „Scientific Committee on Problems of the Environment (SCOPE)“ ein internationales Forschungsprogramm ins Leben, das sich dem Siliziumkreislauf am Übergang zwischen Land und Meer widmet. Am vergangenen Wochenende tagte unter der Leitung des ZMT ein Arbeitskreis von Wissenschaftlern europäischer Forschungseinrichtungen. Ziel ist, aus den bisherigen Erkenntnissen eine Synthese zu erstellen und in einem Sonderband der Fachöffentlichkeit und Entscheidungsträgern zu präsentieren.

Silikate sind ein Hauptbestandteil unserer Gesteine. Durch Verwitterung gelangen sie in Seen und Flüsse. Die gewaltigen Wassermassen der Flussläufe schleusen jedes Jahr mehrere Millionen Tonnen gelöstes Silizium ins Meer. Dort wird es von Kieselalgen gebunden, die das Silizium in ihre Schale einbauen. Rund drei Viertel des Phytoplanktons bestehen aus den schalentragenden Kleinalgen. Auch die Kieselalgen nehmen CO2 für ihren Stoffwechsel auf. Mit ihrem Silikatpanzer sinken sie schneller als andere Mikroalgen und begraben dadurch einen Teil des gespeicherten Kohlenstoffs in den Sedimenten des Meeresbodens. Man spricht von der „Biologischen Pumpe“. Schalenloses Phytoplankton hingegen leitet den größten Anteil des Kohlendioxids bei Verwesung oder durch Einschleusen in die Nahrungskette letztendlich wieder in die Atmosphäre.

Nun mehren sich alarmierende Anzeichen dafür, dass der Silikatkreislauf durch menschliche Eingriffe zunehmend gestört wird. Wie biogeochemische Untersuchungen am Schwarzen Meer vor einigen Jahren zeigten, hat der Bau von Staudämmen weitreichende Konsequenzen für die Küstenökosysteme. „Eiserne Tore“ werden die riesigen Dämme genannt, die die Donau an der ehemals rumänisch-yugoslawischen Grenze aufstauen. Als eine der Folgen werden erhebliche Mengen von Silikat auf dem Kontinent zurückgehalten – ein weiterer Beitrag zum befürchteten Klimawandel? Die Forderung nach einem globaleren Forschungsansatz war schließlich der Auslöser für das von SCOPE initiierte Projekt „Land-Ocean Nutrient Fluxes: Silica Cycle“.

Ansprechpartner:

Dr. Tim Jennerjahn
Zentrum für Marine Tropenökologie
Fahrenheitstraße 6
28359 Bremen
Tel: 0421 / 23800-44
Email: tim.jennerjahn@zmt-bremen.de