2. Beziehung zwischen Meereis und pelagischer Umwelt

Das Meereis ist eine natürliche mächtige Barriere zwischen der Atmosphäre und dem Ozean. Als solche trennt es biologische, biochemische und physikalische Prozesse voneinander, die über und unter dem Eis ablaufen. Beispielsweise verringert das Meereis den Lichteinfall ins Meer. Es behindert den Austausch von Gasen und Wärme zwischen Luft und Wasser und es beeinflusst den Eintrag an Süßwasser in den Ozean (Arrigo, 2014). Diese Meereis-Barriere hat zudem einen wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenschichtung und Durchmischung des Ozeans.

Die arktische Meereislandschaft verändert sich rasant. Eine zunehmende Lichtdurchlässigkeit würde eine frühere saisonale Primärproduktion einleiten. Diese frühere Wachstumszeit kann von einem Anstieg der Eisalgen- und Phytoplankton-Biomasse begleitet sein, was die Emission von Dimethylsulfid (DMS) und die Bindung von Kohlendioxid (CO2) erhöht. Die Sekundärproduktion in den Schelfgebieten kann ebenfalls zunehmen, obwohl der Verlust von Meereis den Verlust der Meereisfauna, der endemischen Fischarten und der Megafauna verschärft. Der Verlust von Meereis kann mit der Erhöhung der Abgabe von Methan an die Atmosphäre verbunden sein, aber eine höhere Eistemperatur könnte auch die Freigabe von Halogen reduzieren, was zu weniger Ozonabbauereignissen führt. Die Nettoveränderungen im Kohlenstoffkreislauf sind noch sehr ungewiss (Lannuzel et al., 2020).

Die Meereisbedeckung verändert sich im Jahresverlauf. Die Eisfläche beginnt im Herbst zu wachsen, dehnt sich im Winter über weite Teile der Polarregion aus und schrumpft ab dem Frühjahr wieder, wenn die Eischmelze beginnt. Diese Dynamik prägt die biogeochemischen Prozesse und Stoffkreisläufe in der Arktis ganz entscheidend; insbesondere auch das Wachstum der Eisalgen, die die Basis der arktischen Nahrungsnetze sind. Eisalgen sind insbesondere für Zooplankton eine wichtige Futterquelle, da sie einen hohen Gehalt an mehrfach ungesättigten und anderen essentiellen Fettsäuren aufweisen. Davon profitieren wiederum die höheren trophischen Ebenen (Arrigo, 2014).

Die Vermehrung der Eisalgen beginnt bereits im zeitigen Frühjahr bei wenig Licht. Diese intensive Eisalgenblüte führt dazu, dass ein Großteil des Lichts von den Eisalgen absorbiert wird (Arrigo et al., 2014).

Lichtschwächung durch Schnee aufgrund von Streuung und Absorption ist ungefähr eine Größenordnung größer als die des darunterliegenden Meereises, was wiederum ungefähr eine Größenordnung größer ist als die des Meerwassers. Infolgedessen überträgt schneebedecktes Eis sehr wenig Licht in Tiefen von mehr als 1 m unter der Schneeoberfläche und unterstützt dort nur sehr wenig die mikrobielle Biomassenproduktion. Selbst unter schneefreien Bedingungen kann das Wachstum von im Eis lebenden photoautotrophen Organismen durch die Lichtverfügbarkeit begrenzt werden, insbesondere zu Beginn des Frühlings, wenn die Eissole noch reichlich Nährstoffe enthält. Die Lichtschwächung im Eis wird durch Partikelabsorption weiter verstärkt, insbesondere durch Sedimente in küstennahen Gebieten und pigmenthaltige Mikroalgen, die am unteren Rand des Eises wachsen (Arrigo, 2014)

Das Interesse der Öffentlichkeit, der Politik und der Wirtschaft an der Arktis hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Das liegt vor allem daran, dass die Fläche des Meereises in den letzten Jahrzehnten während des Sommers stark abnimmt. Klimamodelle prognostizieren ein Fortschreiten dieses Meereisrückgangs in den kommenden Jahren und dass die Arktis bereits zur Mitte dieses Jahrhunderts im Sommer weitgehend eisfrei sein wird (d. h. weniger als 1 Million km² Eisfläche besitzt). Experten gehen davon aus, dass der Meereisrückgang zu dramatischen Veränderungen der arktischen Lebensräume führen wird. Darüber hinaus weckt er wirtschaftliche und geopolitische Interessen. Denn mit dem Schrumpfen der Eisflächen wird die Arktis besser zugänglich für den Schiffsverkehr oder die Gewinnung von Rohstoffen, für die Fischerei oder auch den Tourismus.

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Arrigo, K.R. (2014): Sea ice ecosystems, Annual Review of Marine Science, vol. 6, pp. 439-467.
Lannuzel, D., L. Tedesco, & M. van Leeuwe et al. (2020): The future of Arctic sea-ice biogeochemistry and ice-associated ecosystems. Nat. Clim. Chang. 10, pp. 983–992.
https://doi.org/10.1038/s41558-020-00940-4