Langfristige Stickstoffverlagerung übersteigt Denitrifikation in globalen Fjorden

Verborgene Küstentäler, die unsere Meere formen

Entlang vieler kalter, gebirgiger Küsten ziehen sich tiefe, schmale Buchten, die Fjorde genannt werden. Sie mögen wie Postkartenlandschaften wirken, doch diese Studie zeigt, dass sie stillschweigend mitbestimmen, wie viel düngerähnlicher Stickstoff im Ozean zirkuliert und damit auch, wie viel Kohlenstoff das Leben im Meer langfristig einlagern kann. Indem die Autoren verfolgen, wohin Stickstoff in Fjorden weltweit gelangt, zeigen sie, dass diese Unterwassertäler für das Nährstoff- und Klimagleichgewicht des Planeten weit wichtiger sind, als ihre kleine Fläche vermuten lässt.

Warum Stickstoff in Fjorden wichtig ist

Stickstoff ist eine Grundzutat des Lebens und begrenzt, wie stark mikroskopische Algen im Meer wachsen können. Zu viel Stickstoff aus Landwirtschaft, Abwasser oder anderen menschlichen Quellen führt zu Überdüngung, die Algenblüten und Sauerstoffverlust in Küstengewässern fördert. Bei zu wenig Stickstoff hingegen können Meeresleben und die Fähigkeit des Ozeans, Kohlenstoff zu speichern, leiden. Fjorde bedecken zwar weniger als ein Tausendstel der globalen Ozeanfläche, speichern aber bereits rund 11 % des im Ozean vergrabenen organischen Kohlenstoffs. Die zentrale Frage der Forschenden lautet: Dienen Fjorde auch als bedeutende langfristige Speicher für Stickstoff selbst, oder entweicht der Großteil wieder als Gas in die Atmosphäre?

Messung eines globalen Stickstoffspeichers

Um das zu beantworten, kombinierten die Forscher neue Messungen aus fünf Fjorden in Schweden und Island mit veröffentlichten Daten aus 74 weiteren Fjorden weltweit. Sie konzentrierten sich auf zwei Hauptschicksale des Stickstoffs, der mit Flusswasser, Gletscherschmelze und Meeresströmungen in Fjorde gelangt. Das eine Schicksal ist die Einlagerung: Stickstoff, der in absinkenden Partikeln gebunden wird und für Jahrhunderte oder länger Teil des Meeresbodens wird. Das andere ist mikrobielles »Leckagen«, bei dem Mikroben in sauerstoffarmen Umgebungen gelöste Stickstoffverbindungen in gasförmigen, harmlosen Stickstoff umwandeln, der entweicht. Mithilfe von Sedimentaufzeichnungen, chemischen Analysen und statistischer Hochrechnung, die ungleichmäßige Probenahme korrigiert, schätzten die Autoren, wie viel Stickstoff jede dieser Bahnen global entfernt.

Fjorde als Hotspots vergrabenen Stickstoffs

Die Ergebnisse zeigen, dass Fjorde außergewöhnliche Senken für Stickstoff sind. Pro Quadratmeter Fjordboden wird im Jahr im Durchschnitt mehr Stickstoff vergraben als in den meisten anderen marinen Habitaten und sogar in den meisten Seen. Hochgerechnet deuten diese Raten darauf hin, dass Fjorde, trotz ihrer geringen Fläche, für bis zu 18 % der gesamten Stickstoffverlagerung im Ozean verantwortlich sind. Hochbreitengradsfjorde in Regionen wie Grönland, der kanadischen Arktis und Spitzbergen sind besonders effektiv, dank großer Einträge an Sedimenten und nährstoffreichen Partikeln durch Gletscher und Erosion. Diese schnell absinkenden Materialien verkürzen die Verweildauer organischer Substanz in sauerstoffreichem Wasser, sodass mehr ihres Stickstoffs im Schlick erhalten bleibt, statt abgebaut und freigesetzt zu werden.

Wenn der Sauerstoff knapp wird, verschiebt sich das Gleichgewicht

Die Studie zeigt außerdem, dass die Art und Weise, wie Fjorde Stickstoff entfernen, stark von ihrem Sauerstoffgehalt abhängt. In den meisten gut durchlüfteten Fjorden entfallen langfristige Einlagerungen im Sediment auf etwa zwei Drittel des gesamten Stickstoffverlusts und übertreffen die mikrobielle Umwandlung zu Gas. In Fjorden, deren Tiefenwasser jedoch stark sauerstoffarm oder vollständig anoxisch geworden ist, kehrt sich das Verhältnis um. Dort können die Raten gasbildender mikrobieller Prozesse bis zu neunmal höher sein als in sauerstoffreichen Fjorden und mitunter die Einlagerung deutlich übersteigen. Wenn Tiefenwasser Sauerstoff verliert, dehnt sich die Zone, in der Mikroben Nitrat zu gasförmigem Stickstoff reduzieren, von einer dünnen Schicht im Sediment zu einem dicken Wasserband aus, was die Produktion von Stickstoffgas stark erhöht.

Wärmende Meere und die Zukunft des Stickstoffs

Klimawandel und menschliche Nährstoffverschmutzung werden dieses fragilen Gleichgewicht voraussichtlich verändern. Erwärmung verstärkt die Schichtung der Wassersäule und kann tiefe Fjordbecken verbrauchen und sie Sauerstoff berauben, während erhöhte Nähstoffzufuhr und veränderte Meeresströmungen die Primärproduktion ankurbeln. Zusammen fördern diese Trends sowohl mehr Einlagerung — durch größere Zufuhren frischer organischer Partikel — als auch vermehrte mikrobielle Stickstoffverluste, insbesondere dort, wo Tiefenwasser in Hypoxie oder Anoxie abrutscht. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass Fjorde derzeit als starke, klimafreundliche Filter dienen, die überschüssigen Stickstoff weitgehend ohne Treibhausgasminderung binden. Wenn sich jedoch Erwärmung und Entsauerung ausbreiten, könnten mikrobielle Wege, die zudem Distickstoffmonoxid erzeugen — ein starkes Treibhausgas —, einen größeren Anteil der Stickstoffentfernung übernehmen. Die Kontrolle der Nährstoffeinträge in Küstengewässer wird entscheidend sein, damit Fjorde auch in einem sich wandelnden Ozean als effektive, emissionsarme Stickstoffsenken erhalten bleiben.

Zitation: Cheung, H.L.S., Levin, L.S., Smeaton, C. et al. Long-term nitrogen burial exceeds denitrification in global fjords. Nat Commun 17, 3148 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71116-5

Schlüsselwörter: Fjorde, Stickstoffkreislauf, Meeresablagerungen, Entsauerung, Blaue Kohlenstoffe