Gletscherschmelze gefährdet Ökosysteme
Hereon untersucht Wasser in arktischen Fjorden – die Erderwärmung hat auch hier drastische Folgen
Die Regionen der Arktis sind besonders anfällig für den Klimawandel. Doch es fehlen umfassende wissenschaftliche Informationen über die dortigen Umweltveränderungen. Forschende vom Helmholtz-Zentrum Hereon haben nun anorganische Kohlenstoffkomponenten, Nährstoffe und Spurenelemente in Fjordsystemen untersucht. Das Ergebnis: Durch das abschmelzende Gletschereis verändert sich in den Fjorden die chemische Zusammensetzung des Wassers, wodurch Ökosysteme aus dem Gleichgewicht geraten.
Die Fallstudie basiert auf einer Expedition zum Kongsfjorden an der Westküste von Spitzbergen und die dort gelegene deutsch-französische Forschungsstation Arctic Research Base Ny-Ålesund (AWIPEV). Forscherin Claudia Schmidt vom Hereon-Institut für Kohlenstoff-Kreisläufe untersuchte, wie Süßwasserabflüsse von Gletschern die Gesamtkonzentration von Nährstoffen, Spurenelementen sowie Kohlenstoffparametern im arktischen Fjord beeinflussen. Sie nahm Wasserproben entlang der Fjordachse und aus Flüssen und stellte biogeochemische Veränderungen im küstennahen Wasser fest.
Durch den Eintrag des Süßwassers bildet sich eine Sperrschicht auf dem stark salzhaltigen Fjordwasser, was die Zirkulation der Wassermassen und die Verteilung von Nährstoffen und Spurenelementen verändert. Eine Folge könnte sein, dass sich weniger Phytoplankton bildet, welches die Grundlage der maritimen Nahrungskette ist. Sein Vorkommen betrifft viele Lebewesen im Ozean, beeinflusst die Artenvielfalt und ganz wesentlich auch die CO2-Bindung. Ein möglicher Rückgang würde die Aufnahme und Speicherung des Klimagases CO2 herabsetzen. (Quelle: Hereon Pressemitteilung)
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==> Kipp-Punkte des Ökosystems und ihre Kaskadeneffekte in der Arktis (Blogbeitrag)
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Schmidt, C.E., Pröfrock, D., Steinhoefel, G., Stichel, T., Mears, C., Wehrmann, L.M., & Thomas, H. (2025): The contrasting role of marine- and land-terminating glaciers on biogeochemical cycles in Kongsfjorden, Svalbard. Global Biogeochemical Cycles, 39, doi:10.1029/2023GB008087
Abstract:
This case study of Kongsfjorden, western coastal Svalbard, provides insights on how freshwater runoff from marine- and land-terminating glaciers influences the biogeochemical cycles and distribution patterns of carbon, nutrients, and trace elements in an Arctic fjord system. We collected samples from the water column at stations along the fjord axis and proglacial river catchments, and analyzed concentrations of dissolved trace elements, together with dissolved nutrients, as well as alkalinity and dissolved inorganic carbon. Statistical tools were applied to identify and quantify biogeochemical processes within the fjord that govern the constituent distributions. Our results suggest that the glacier type affects nutrient availability and, therefore, primary production. Glacial discharge from both marine-terminating glaciers and riverine discharge from land-terminating glaciers are important sources of dissolved trace elements (dAl, dMn, dCo, dNi, dCu, and dPb) that are involved in biological and scavenging processes within marine systems. We identified benthic fluxes across the sediment-water interface to supply fjord waters with silicate, dFe, dCu, and dZn. Our data show that intensive carbonate weathering in proglacial catchments supplies fjord waters with additional dissolved carbonates and, therefore, attenuates reduced buffering capacities caused by glacial runoff. Our study provides valuable insight into biogeochemical processes and carbon cycling within a climate-sensitive, high-latitude fjord region, which may help predict Arctic ecosystem changes in the future.
Niedzwiedz, S., Schmidt, C., Yang, Y., Burgunter-Delamare, B., Andersen, S., Hildebrandt, L., Pröfrock, D., Thomas, H., Zhang, R., Damsgård, B., & Bischof, K. (2024): Run-off impacts on Arctic kelp holobionts have strong implications on ecosystem functioning and bioeconomy. Sci Rep 14, 30506, doi:10.1038/s41598-024-82287-w
Abstract:
Kelps (Laminariales, Phaeophyceae) are foundation species along Arctic rocky shores, providing the basis for complex ecosystems and supporting a high secondary production. Due to ongoing climate change glacial and terrestrial run-off are currently accelerating, drastically changing physical and chemical water column parameters, e.g., water transparency for photosynthetically active radiation or dissolved concentrations of (harmful) elements. We investigated the performance and functioning of Arctic kelp holobionts in response to run-off gradients, with a focus on the effect of altered element concentrations in the water column. We found that the kelp Saccharina latissima accumulates harmful elements (e.g., cadmium, mercury) originating from coastal run-off. As kelps are at the basis of the food web, this might lead to biomagnification, with potential consequences for high-latitude kelp maricultures. In contrast, the high biosorption potential of kelps might be advantageous in monitoring environmental pollution or potentially extracting dissolved rare earth elements. Further, we found that the relative abundances of several kelp-associated microbial taxa significantly responded to increasing run-off influence, changing the kelps functioning in the ecosystem, e.g., the holobionts nutritional value and elemental cycling. The responses of kelp holobionts to environmental changes imply cascading ecological and economic consequences for Arctic kelp ecosystems in future climate change scenarios.
