CLAW-Hypothese

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Die CLAW-Hypothese geht davon aus, dass Phytoplankton eine wichtige Rolle im Klimasystem der Erde spielt und somit einen Teil des Gaia genannten Selbstkontrollsystems der Erde darstellt. Es handelt sich um einen negativen Rückkopplungseffekt (Gegenkopplung), auch feedback loop genannt. Hierbei wirken manche Mechanismen der ursprünglichen Änderung entgegen, um den ursprünglichen Zustand zu erhalten. Konkret wird durch die globale Erwärmung das Wachstum des Phytoplanktons angeregt, wodurch mehr Dimethylsulfid (DMS) produziert wird, was zu einem höheren Aerosol-Gehalt der Atmosphäre führt, der wiederum zur Abkühlung der Erdatmosphäre führt.

Diese Hypothese wurde von den Wissenschaftlern Charlson, Lovelock, Andreae und Warren aufgestellt und 1987 veröffentlicht. Der Name CLAW-Hypothese wurde zusammengesetzt aus den jeweils ersten Buchstaben der Verfasser.

Hintergrundinformationen

Ein feedback loop, der sowohl das Klima als auch den biogeochemischen Kreislauf beeinflusst, ist diese CLAW-Hypothese. Die Fotosynthese und Respiration von Pflanzen und insbesondere die des Phytoplanktons sind stark an das Klima gekoppelt, überwiegend über die Temperatur, die Wolkenbedeckung und die Bodenfeuchte an Land. Eine erhöhte Fotosynthese kann die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre senken, während eine Erhöhung der Respiration die CO₂-Konzentration ansteigen lässt und somit weitere Klimaveränderungen nach sich zieht.

Wirkungsweise

Das Klima kann sich somit auch auf die Leistungsfähigkeit der biologischen Pumpe und die Leistungsfähigkeit von Planktonarten im Bezug auf Respiration und Fotosynthese im Ozean auswirken, indem sich durch eine Durchmischung im Ozean durch Winde und Turbulenzen auftreibende Nährstoffe in der Oberflächenschicht verschieben. Man vermutet, dass Veränderungen des Klimas eine andere Oberflächenwasser-Nährstoff-Konzentration hervorrufen, welche die Produktion von Dimethylsulfid (DMS) von maritimen Bakterien beeinflussen.

Dimethylsulfid ist ein Produkt von Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP), einem Stoff, der von sterbendem Phytoplankton im Wasser freigesetzt wird. Dort wird er von Bakterien umgewandelt, in DMS aufgespalten und in die Atmosphäre freigesetzt.

Diese Substanz verursacht eine Veränderung der Atmosphäre, da sie mit Sauerstoff eine Verbindung eingeht und damit Kondensationskeime bilden. Wenn diese Kondensationskerne in ausreichender Menge vorhanden sind, bilden sich Wolken, die den Wärmefluss in der Atmosphäre verändern. Durch die Freisetzung schwefelhaltiger Verbindungen kann also das Phytoplankton nach der CLAW-Hypothese die Wolkenbildung und damit das Klima direkt beeinflussen.

Auswirkungen

Weiterhin besagt die Hypothese, dass Klimaschwankungen wie sie zum Beispiel bei El Niño auftreten, die Biodiversität verändern können. El Nino beeinflusst das Phytoplankton unter wärmeren, stärker geschichteten Wassermassen dahingehend, dass mehr Arten, die DMSP produzieren können, gebildet werden und damit mehr DMS in die Atmosphäre entweichen kann. Daher die Schlussfolgerung, dass eine globale Erwärmung ebenfalls zu einer erhöhten DMS-Freisetzung aus dem Meer beitragen kann.

Mögliche Rückkopplungseffekte und deren Stärke zwischen Phytoplankton, DMS und Klima werden jedoch noch sehr kontrovers diskutiert.

Literatur

R. Charlson, J. Lovelock, M. Andreae and S. Warren (1987): Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate. Nature, 326, 655–661.
D. Harvey: Climat and global environmental change. Understanding Global Environmental change. Toronto 2000, S. 28ff
S. Rahmstorf und K. Richardson: Wie bedroht sind die Ozeane? Biologische und physikalische Aspekte. Frankfurt am Main 2007, S. 100ff.

Weblinks