Ablation liefert Schlüsselmakronährstoffe (Stickstoff und Phosphor) für Gletschereis-Algen in Nordwestgrönland

Warum dunkles Eis in Grönland wichtig ist

An Sommertagen in Grönland wird ein Teil des Eisschilds deutlich dunkler. Dabei handelt es sich nicht um Ruß oder Industriebelag, sondern um blühende Gemeinschaften winziger Algen, die die Eisoberfläche verfärben und mehr Sonnenlicht absorbieren. Dunkleres Eis schmilzt schneller und trägt so zum Meeresspiegelanstieg bei. Wissenschaftler vermuteten lange, dass ein Mangel an Schlüssel­nährstoffen, vor allem Phosphor und Stickstoff, das Algenwachstum begrenzen könnte. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache Frage: Liefert das schmelzende Eis selbst bereits genug dieser Nährstoffe, um das Algenwachstum zu fördern?

Verstecktes Pflanzenleben auf dem Eis

Die auf dem blanken Eis Grönlands lebenden Algen sind mikroskopische Verwandte von Landpflanzen, tief violett gefärbt durch schützende Pigmente. Dort, wo sie in großer Zahl aufblühen, können sie die Rückstrahlfähigkeit des Eises deutlich verringern und so das Abschmelzen über große Flächen beschleunigen. Wie Feldfrüchte benötigen sie für ihr Wachstum grundlegende Zutaten wie Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor. Kohlenstoff ist aus der Luft leicht verfügbar, doch Stickstoff und Phosphor galten als rar auf der Eisoberfläche und sollten vielleicht nur in winzigen Mengen durch verwehten Staub oder Schneefall gelangen. Frühere Messungen konnten diese Nährstoffe oft gar nicht nachweisen, was zur Annahme führte, dass insbesondere Phosphor das Algenwachstum limitiert.

Tieferes Graben im Eis

Um diese Idee zu prüfen, entnahmen die Forscher Proben an zwei Standorten in Nordwestgrönland: dem Qaanaaq-Eiskap und einem nahegelegenen Abschnitt des grönländischen Eisschilds. An jedem Standort sammelten sie die lockere, poröse Oberflächenschicht, die sogenannte Verwitterungskruste, die dünne Zone unmittelbar darunter und festes, unverwittertes Eis aus etwa einem Meter Tiefe. Sie schmolzen und filtrierten die Proben und verwendeten einen hochsensitiven, eigens entwickelten Analysator, um Stickstoff und Phosphor auf Milliardenstel-Mol-Ebene zu messen — weit unterhalb der Nachweisgrenzen der meisten Standardverfahren. Außerdem zählten sie die Anzahl der Algenzellen im Oberflächeneis und untersuchten mineralische Partikel, um zu klären, welche Gesteinsfragmente im Eis gemischt waren.

Was das Schmelzwasser wirklich enthält

Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl gelöster Stickstoff als auch gelöster Phosphor durch die gesamte Eissäule vorhanden sind, nicht nur an der Oberfläche. Die Konzentrationen sind gering, aber real und messbar; insbesondere die Oberflächenschichten enthalten genug Phosphor, um die dortige dichte Algenpopulation zu unterstützen. Stickstoff an der Oberfläche scheint teilweise erschöpft zu sein, was mit aktivem Aufnahmeverhalten von Mikroben vereinbar ist, während tieferes Eis etwas höhere Werte aufweist. Die Zusammensetzung des mineralischen Staubs unterschied sich zwischen den Standorten und umfasste Feldspäte, die Spuren von Stickstoff und Phosphor enthalten können, doch die Studie fand, dass das Eis selbst bereits diese Nährstoffe speichert, ohne dass dafür eine dominierende Düngungsrolle besonders phosphorreicher Minerale nötig wäre. Organische Formen von Stickstoff und Phosphor waren ebenfalls nachweisbar, wobei ein Teil davon durch tote oder beschädigte Zellen während der Probenahme entstanden sein könnte.

Wie viel Abschmelzen reicht aus

Das Team fragte dann, ob die saisonale Abschmelzung — die Ablation — allein genügend Nährstoffe aus der Tiefe an die Oberfläche transportieren kann, um die dort lebenden Algen zu ernähren. Mit typischen Zellzahlen, dem bekannten Kohlenstoffgehalt einzelner Algenzellen und gemessenen Verhältnissen von Kohlenstoff zu Stickstoff und Phosphor schätzten sie, wie viel Stickstoff und Phosphor in der lebenden Algenbiomasse pro Milliliter Oberflächeneis gespeichert ist. Im Vergleich zu den Nährstoffkonzentrationen im tieferen, unverwitterten Eis berechneten sie die Eisdicke, die jedes Jahr abschmelzen müsste, um eine äquivalente Menge an Stickstoff und Phosphor bereitzustellen. An beiden Untersuchungsstandorten war die benötigte Schmelze geringer oder vergleichbar mit der tatsächlich in den letzten Jahren gemessenen jährlichen Abschmelzung. Berücksichtigte man zudem organische Nährstoffformen, die von anderen Mikroben recycelt werden könnten, vergrößerte sich der scheinbare Überschuss an verfügbarem Stickstoff und Phosphor noch weiter.

Was das für Grönlands Zukunft bedeutet

Kurz gesagt kommt die Studie zu dem Schluss, dass das langsame, aber stetige Absenken der Eisoberfläche jeden Sommer auf natürliche Weise mehr Stickstoff und Phosphor liefert, als die Gletschereis-Algen in ihren Zellen speichern können. Auf saisonalen Zeitskalen sind diese Grundnährstoffe an den untersuchten Standorten somit wahrscheinlich nicht die Hauptbremse für das Algenwachstum. Stattdessen dürften Faktoren wie die Dauer der Eisfreilegung, die Einstrahlungsmenge und kurzfristige lokale Nährstoffverarmungen eher bestimmen, wann und wo Algen gedeihen. Da blühende Algenpopulationen das Eis verdunkeln und die Schmelze beschleunigen, hilft das Verständnis, dass die Ablation selbst eine bedeutende Nährstoffquelle darstellt, Wissenschaftlern dabei, besser vorherzusagen, wie biologische Prozesse mit der Klimaerwärmung zusammenwirken und die Zukunft des grönländischen Eisschilds formen werden.

Zitation: Gill-Olivas, B., Forjanes, P., Turpin-Jelfs, T.C. et al. Ablation provides key macronutrients (nitrogen and phosphorous) to glacier ice algae in NW Greenland. Nat Commun 17, 2129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68625-8

Schlüsselwörter: Grönländische Eisalgen, Nährstoffbegrenzung, Phosphor und Stickstoff, Gletscherschmelze, Verdunkelung des Eisschilds