Massenvermehrung der Kalkalge Emiliania huxleyi © NASA

Bevor die Forscher die klimarelevanten Aktivitäten aller zehn Planktonklassen in ihr Klimamodell integrieren können, müssen sie allerdings noch wichtige Eigenschaften der einzelnen Organismen erforschen. „Über Mikroorganismen im Meer wissen wir weit weniger als über Mikroorganismen an Land“, erklärt Corinne Le Quéré.

Wachsen einzelne funktionale Typen eher in warmem oder in kaltem Wasser? Wie schnell wachsen sie und wie lange leben sie? Welche Nährstoffe brauchen sie? Solche und viele andere Fragen müssen erst beantwortet werden, bevor das neue Klimamodell wirklich verlässliche Daten liefern kann.

Satellitenbeobachtungen überprüfen Modelldaten
Um die Qualität des Modells beurteilen zu können, vergleichen Le Quéré und ihre Kollegen vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena berechnete Daten mit Satellitenbeobachtungen. Zwar steckt auch die Satellitentechnik, mit der sich Mikroorganismen im Meer beobachten lassen, noch in den Kinderschuhen. Immerhin können die Forscher mit den elektronischen Spähern schon chlorophyllhaltige Algen erfassen.

	Phytoplankton © Uwe Kils / GFDL

Auf Satellitenbildern variiert die Menge dieser Algen im Verlauf eines Jahres relativ stark. Mit einem einfachen biogeochemischen Modell des Ozeans lassen sich diese Schwankungen nicht beschreiben. Die Wissenschaftler wollen ihr neues Klimamodell in Zukunft durch die Einbeziehung der funktionalen Planktontypen so weit verbessern, dass dies möglich wird.

Auch die Frage, warum die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre während der letzten großen Eiszeit vor 18.000 Jahren um 80 bis 100 ppm niedriger lag als vor etwa 250 Jahren – also im späten Holozän vor der Industrialisierung –, wollen die Forscher mit dem DGOM beantworten. „Inzwischen ist sicher, dass der Ozean dabei eine entscheidende Rolle spielt; die Details sind aber noch unklar“, sagt Martin Heimann vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, der sich vor allem mit der Validierung von Klimamodellen durch Messdaten beschäftigt.

CO2-Schwund während der Eiszeit
Ein großer Teil des atmosphärischen CO2 verschwand während der letzten Eiszeit im Meer – so vermuten die Experten. Auch damals könnte eine biologische Pumpe am Werk gewesen sein. Le Quéré und ihre Kollegen errechneten aus den in Eisbohrkernen gemessenen Konzentrationen die Exportproduktion, also die Leistung der biologischen Pumpe.

„Wenn wir vier PFT einbeziehen, können wir die Schwankungen in der Exportproduktion zwischen den Bedingungen heute und denen während der letzten großen Eiszeit grob reproduzieren“, sagt Le Quéré. „Allerdings lassen sich die größten Änderungen, die das Modell für den äquatorialen Pazifik berechnet, durch die Messdaten nicht belegen.“

Die Wissenschaftler des Projekts Dynamic Green Ocean werden deshalb erst einmal weiter Feldforschung betreiben müssen. Nur wenn sie die Lebensbedingungen der marinen Mikroorganismen besser kennen, werden sie nicht nur Klimaschwankungen der Vergangenheit besser erklären, sondern auch zukünftige Klimaentwicklungen vorhersagen können.