Winzige Architekten offenbaren Geheimnisse der Ozeane

Anhand von fossilen Einzeller-Schalen haben zwei amerikanische Wissenschaftler jetzt die Wasserströmung und -schichtung im Atlantik und Pazifik während der letzten Eiszeit rekonstruiert. Demnach unterschieden sich die Strömungsverhältnisse in beiden Ozeanen vor 20.000 Jahren erheblich vom heutigen Zustand.

Unser Wissen über die Geschichte der Weltmeere verdanken wir zum großen Teil dem Studium winziger Planktonorganismen, den Foraminiferen. Die formenreichen Kalkschalen dieser Einzeller finden sich noch heute in großer Zahl im Meeressediment. Die Dicke der fossilen Schalen hängt dabei entscheidend von der Konzentration an gelösten Karbonat-Ionen im umgebenen Porenwasser ab: Je niedriger die Sättigung mit Karbonat-Ionen ist, desto schneller lösen sich die Kalkschalen auf.

Der Karbonat-Sättigungsgrad hängt wiederum vom Wasserdruck und anderen Faktoren ab. Daher finden sich in Tiefsee-Ablagerungen auf Grund des hohen Drucks heute kaum noch Foraminiferenschalen, während ihr Anteil in flachen Gewässern sehr hoch ist. Zwischen diesen beiden Extremen existiert in zwei bis vier Kilometern Wassertiefe eine Übergangszone, die so genannte Isokline. In den Sedimenten dieser Zone nimmt die Schalendicke mit zunehmender Tiefe stetig ab.

Wallace Broecker und Elizabeth Clark von der Columbia University, New York, richteten ihr Augenmerk nun auf die Lage der Isokline während des Höhepunkts der letzten Eiszeit. An zwei Punkten des Pazifiks und des Atlantiks förderten sie aus verschiedenen Tiefen Sedimente zu Tage, die vor 20.000 Jahren abgelagert worden waren. Für vier Foraminiferen-Arten ermittelten sie dann die durchschnittliche Schalendicke und konnten so auf die eiszeitlichen Karbonat-Konzentrationen schließen.

Wie Broecker und Clark in "Science" berichten, waren die Karbonat-Gradienten im Pazifik und im Atlantik damals deutlich steiler als heute. Zudem lag die Isokline im Pazifik zu jener Zeit in größeren Tiefen, was auf höhere Karbonat-Konzentrationen schließen lässt. Im Atlantik waren die Verhältnisse dagegen genau umgekehrt, schreiben die Forscher. Heute sinke dort besonders karbonatreiches Wasser in die Tiefe, das so genannte Nordatlantische Tiefenwasser. Dieser ständige Karbonat-Nachschub versiegte vermutlich während der letzten Eiszeit, so dass die Isokline nach oben wanderte und die Foraminiferenschalen sich schon in geringer Tiefe auflösten