Warum kollabierte vor 10 000 Jahren das Tiefsee-Ökosystem im östlichen Mittelmeer?
Sedimente am Meeresboden verraten Einiges über das darüberliegende Wasser – etwa über Änderungen der Algenproduktion, in welchem Umfang dieses biologische Material konsumiert wird und unter welchen Bedingungen dies geschieht. In Sedimentkernen, die aus dem Meeresboden gezogen werden, stecken diese Informationen auch für die Vergangenheit. So fanden schwedische Forschende während einer Expedition im Jahr 1947 in den tiefen Becken des östlichen Mittelmeers wiederkehrende Schichten von Faulschlämmen, die aus Pflanzenmaterial bestehen. Faulschlämme können erst entstehen, wenn das Bodenwasser sehr sauerstoffarm oder sogar sauerstofffrei wird und dadurch jegliche konsumierenden Organismen absterben. Ablagerungen von Faulschlämmen sind also Dokumente dramatischer Klimaveränderungen.
Die jüngste dieser Faulschlamm-Schichten wird auf die Zeit zwischen 10 500 und 6000 Jahren vor heute datiert. Wie es zu einer Sauerstoffarmut kam, die das Absterben der Organismen im östlichen Mittelmeer verursachte, war aber bislang unklar. Eine neue Studie von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Meteorologie und der Universität Hamburg liefert nun erstmals eine schlüssige Erklärung der Ereignisse.
Veränderungen begannen schon 4000 Jahre zuvor
Katharina D. Six, Uwe Mikolajewicz und Gerhard Schmiedl zeigen in Klimasimulationen über die vergangenen 21 000 Jahre, wie eine Abfolge verschiedener Prozesse dazu führt, dass sich der Sauerstoffgehalt in Wasserschichten unterhalb von 1000 Metern nach und nach reduziert. Auch wenn Faulschlämme erst 10 500 Jahre vor heute sichtbar werden, begannen die relevanten Zirkulationsveränderungen im Mittelmeer schon 4000 Jahre früher. Durch die Erwärmung der Meeresoberfläche im Übergang von der letzten Eiszeit in die heutige Warmzeit und den stetig steigenden Meeresspiegel bildete sich eine verstärkte Schichtung der Wassersäule aus. Diese verhinderte den Transport von Sauerstoff in Wassertiefen unterhalb von 1000 Metern. Während der Afrikanischen Feuchtperiode, die um 14 000 Jahre vor heute begann und durch einen erhöhten Niederschlag mit einer Begrünung der Sahara einherging, gelangten zudem größere Mengen von Nährstoffen in das östliche Mittelmeer, die ein Algenwachstum begünstigten. Durch ein verstärktes Absinken von abgestorbenem organischem Material vergrößerte sich das pflanzliche Futterangebot. Doch um dies zu verwerten, benötigten die Organismen in der Tiefsee auch mehr Sauerstoff. Dieser wurde aber in nicht ausreichender Menge durch die Zirkulation nachgeliefert. Als Folge der Sauerstoffarmut kollabierte das Tiefseeökosystem. Das organische Material sammelte sich am Meeresboden und bildete die im Sedimentkern gefundenen Schichten von Faulschlämmen. Katharina Six:
„Unsere Studie unterscheidet sich vor allem deshalb von anderen, weil wir die gesamte Zeitspanne vom letzten glazialen Maximum bis heute mit den wesentlichen Klimaänderungen wie beispielsweise dem Meeresspiegelanstieg simulieren. So werden langsam verlaufende, aber relevante Klimaänderungen berücksichtigt, die in Simulationen über kurze Zeitspannen vernachlässigt sind.“
Die Studie erklärt nicht nur die Entstehung der Faulschlämme, sondern auch ihr Verschwinden und den Übergang zu den heutigen physikalisch-biogeochemischen Bedingungen im östlichen Mittelmeer, die durch eine niedrige biologische Produktivität in der Oberfläche und sauerstoffreiches Tiefenwasser gekennzeichnet sind. Dabei unterstreicht die gute Übereinstimmung der Modellergebnisse mit beobachteten Zeitserien im Sediment die Güte der Simulation.
Originalpublikation
Katharina D. Six, Uwe Mikolajewicz & Gerhard Schmiedl (2026): Transient deglacial simulations unravel the causes of Mediterranean sapropel formation. Communications Earth & Environment. DOI: 10.1038/s43247-026-03290-9
Kontakt
Dr. Katharina Six
Max-Planck-Institut für Meteorologie
katharina.six@mpimet.mpg.de
Uwe Mikolajewicz
Max-Planck-Institut für Meteorologie
uwe.mikolajewicz@mpimet.mpg.de
Prof. Dr. Gerhard Schmiedl
Universität Hamburg
gerhard.schmiedl@uni-hamburg.de