Gletscherbedingte Dysoxie im tiefen subpolaren Nordatlantik während des Mittleren Pleistozän-Übergangs

Warum uralte Ozeane heute wichtig sind

Lange bevor Menschen fossile Brennstoffe verbrannten, änderte sich der Rhythmus des Erdklimas abrupt. Vor etwa einer Million Jahren wechselte der Planet von häufigeren, kleineren Eiszeiten zu selteneren, dafür deutlich größeren Eiszeiten von etwa 100.000 Jahren Dauer. Diese Studie stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber weitreichende Frage: Was änderte sich in den Ozeanen, sodass die Erde in diesen neuen Klimamodus umschwang, und was sagt diese Geschichte darüber aus, wie Ozeane künftig Kohlenstoff speichern und Sauerstoff verlieren könnten?

Eine stille Revolution in den Eiszeitzyklen

Während des Mittleren Pleistozän-Übergangs, zwischen etwa 1,25 und 0,7 Millionen Jahren vor heute, verschob sich das Timing der Eiszeiten, obwohl das Muster der von den Erdorbitalen kommenden Einstrahlung weitgehend gleich blieb. Gleichzeitig sank der atmosphärische Kohlendioxidgehalt um etwa 30 ppm, und Klimarekorde deuten darauf hin, dass der tiefe Ozean zunehmend als Kohlenstoffspeicher wichtiger wurde. Viele frühere Studien hoben den Südlichen Ozean um die Antarktis als Haupttreiber dieser Veränderung hervor. Dort scheinen dichteres Meereis, stärkere Schichtung und Windverschiebungen dazu beigetragen zu haben, kohlenstoffreiche, sauerstoffarme Wassermassen in der Tiefe zu halten.

Dem Schlamm auf dem atlantischen Meeresboden zuhören

Die neue Arbeit konzentriert sich auf das andere Ende des globalen Förderbands: den subpolaren Nordatlantik, wo heute die modernen Tiefenwässer entstehen. Die Autorinnen und Autoren untersuchten Sedimente von einer Bohrstelle auf dem Gardar-Drift südlich von Island, einem wichtigen nachgeschalteten Weg für neu gebildete Tiefenwässer. In diesen Schlammlagen maßen sie chemische Signale, die mit dem Sauerstoffgehalt verknüpft sind, etwa Mangan und verschiedene Phosphorformen, und zählten Arten winziger bodenbewohnender Organismen, sogenannter benthischer Foraminiferen, die nur in gut belüfteten Verhältnissen gedeihen. Zusammen erlauben diese unabhängigen Hinweise, zu rekonstruieren, wie viel Sauerstoff über die Zeit die tiefe Meeresbodenregion erreichte.

Frisches Schmelzwasser, träge Strömungen und stickige Tiefsee

Die Kerne zeigen, dass zwischen etwa 940.000 und 870.000 Jahren vor heute, und wieder während benachbarter glazialer Phasen, der tiefe subpolare Nordatlantik wiederholt in sogenannte „dysoxische“ Zustände abrutschte — Sauerstoffniveaus, die für viele Meeresbodenorganismen belastend sind. Minerale, die sich üblicherweise unter sauerstoffreichen Bedingungen anreichern, gingen um mehr als die Hälfte zurück, und Arten, die gut durchlüftete Gewässer bevorzugen, verschwanden fast. Diese sauerstoffarmen Intervalle fallen zusammen mit Zeiten intensiven Eis-transportierten Schutts, als Schwärme von Eisbergen große Mengen Süßwasser in die Region lieferten. Diese Aufsüßung der Oberflächenschicht verringerte deren Dichte, schwächte die tiefe winterliche Vermischung und schnitt die Zufuhr neu gebildeter Tiefenwässer ab, sodass ältere, kohlenstoffreiche und sauerstoffarme Wassermassen im Tiefbecken akkumulierten.

Eine Nord–Süd-Partnerschaft in der Kohlenstoffspeicherung

Vergleicht man die Nordatlantik-Aufzeichnungen mit ähnlichen chemischen Indikatoren aus dem Südatlantik und den Gewässern um die Antarktis, entsteht ein koordiniertes Bild. Beide Polregionen zeigen stärkeres Oberflächenaufsüßen, ausgeweitetes Meereis und verminderten Tiefen-O2-Gehalt während zentraler glazialer Stadien des Mittleren Pleistozän-Übergangs. Im Norden scheint die Umwälzzirkulation, die heute gut belüftete Tiefenwässer exportiert, abgeschwächt und seichter geworden zu sein. Im Süden breiteten sich dichte antarktische Tiefenwässer weiter aus und füllten die tiefsten Teile des Ozeans mit sauerstoffarmen, nährstoffreichen Wasser. Diese Kombination vergrößerte effektiv das globale Tiefenozean-Reservoir, in dem respirierter Kohlenstoff von der Atmosphäre ferngehalten werden konnte, was dazu beitrug, den atmosphärischen CO2-Gehalt tiefer zu halten und den Übergang zu größeren, länger andauernden Eiszeiten zu unterstützen.

Lehren aus einer sauerstoffarmen Vergangenheit

Für Nicht-Fachleute ist die Kernbotschaft klar: Als große Eisschilde Süßwasser in den Nordatlantik entließen, störten sie die Tiefenwasserbildung, ließen den tiefen Ozean an Sauerstoffarme leiden und halfen, mehr Kohlenstoff in der Tiefsee zu binden. Dieser Prozess, in Wechselwirkung mit ähnlichen Veränderungen rund um die Antarktis, spielte wahrscheinlich eine zentrale Rolle bei der Umgestaltung der Eiszeitzyklen der Erde. Moderne Klimamodelle sagen voraus, dass anhaltende Erwärmung und Eisschmelze die atlantische Umwälzung erneut schwächen und den Tiefen-O2-Gehalt reduzieren könnten. Indem die Studie zeigt, wie empfindlich frühere Tiefenwässer gegenüber Schmelzwasser und Zirkulationsänderungen waren, unterstreicht sie, dass die Rolle des Ozeans als Kohlenstoffspeicher und seine Fähigkeit, Sauerstoff in die Tiefsee zu liefern, eng verknüpfte — und verletzliche — Bestandteile des Klimasystems sind.

Zitation: Hernández-Almeida, I., Sierro, F.J., Filippelli, G.M. et al. Glacial dysoxia in the deep subpolar North Atlantic during the Mid-Pleistocene Transition. Nat Commun 17, 3748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71268-4

Schlüsselwörter: Mittlerer Pleistozän-Übergang, Atlantische Umwälzungszirkulation, Ozeansauerstoff, kohlenstoffspeicherung im tiefen Ozean, Schmelzwasser der Eisschilde