Arktische Meereis-Schollenrücken sind Biomasse-Hotspots mit vielfältigen mikrobiellen Gemeinschaften

Verborgenes Leben im zerbrochenen arktischen Eis

Wenn wir uns arktisches Meereis vorstellen, denken wir oft an eine glatte weiße Fläche, die bis zum Horizont reicht. Tatsächlich ist ein großer Teil dieses Eises jedoch zu Rücken zerknittert, wo Eisschollen zusammenstoßen und sich aufstapeln. Diese Studie zeigt, dass diese gezackten Strukturen nicht nur gefrorene Hindernisse für Schiffe sind, sondern lebhafte Nachbarschaften für mikroskopisches Leben beherbergen. Indem sie aufzeigt, dass Meereisrücken den Großteil der eisgebundenen Algen enthalten und einzigartige, vielfältige mikrobielle Gemeinschaften tragen können, verändert die Forschung unser Verständnis von Leben und Kohlenstoffkreislauf in einem sich rasch erwärmenden Arktisraum.

Was Rücken vom flachen Eis unterscheidet

Meereisrücken entstehen, wenn treibende Eisplatten aufeinandertreffen, in Blöcke zerbrechen und sich zu einem "Segel" über der Wasseroberfläche und einem tiefen "Kiel" darunter auftürmen. Der Kiel kann sich mehrere Meter ins Meer erstrecken und besteht aus durcheinander liegenden Eisblöcken mit Lücken dazwischen. Diese Lücken sind anfangs mit Meerwasser gefüllt und bilden ein Labyrinth winziger Pools und Kanäle, während die Oberflächen der Blöcke in viele Richtungen zeigen und unterschiedlichen Licht- und Salzgehaltsbedingungen ausgesetzt sind. Im Vergleich zu dünnem, flachem Eis bietet ein Rücken weit mehr interne Oberfläche und geschützten Raum, und große Teile davon können den Sommer über bestehen bleiben, während Level-Eis schmilzt.

Rücken als saisonale Zufluchtsorte für Algen

Im Rahmen der einjährigen MOSAiC-Drift-Expedition im zentralen Arktischen Ozean bohrten die Forschenden im Winter, Frühjahr und Sommer in drei Rücken und kombinierten Messungen der Eisstruktur, Temperatur und Salzgehalte mit detaillierten Zählungen von Algen und Mikroben. Sie fanden heraus, dass die höchsten Algenkonzentrationen beständig mit den wassergefüllten Hohlräumen und dem umliegenden Eis nahe den Spitzen der Kielrücken verbunden waren. Im Sommer speicherten diese inneren Rückenhabitate bis zu achtmal so viel Algenpigment (Chlorophyll a) wie typisches flaches Eis und Oberflächengewässer, und obwohl Rücken nur etwa ein Fünftel der Eisfläche bedeckten, konnten sie schätzungsweise rund 80 Prozent der eisassoziierten Algenbiomasse in der Untersuchungsregion enthalten. Die geschützten Hohlräume scheinen Algen zu helfen, die dunkle Winterzeit zu überdauern und dann bei Lichtwiederkehr intensives Wachstum zu ermöglichen.

Ein Flickenteppich mikroskopischer Gemeinschaften

Die Studie zeigt, dass das Leben in Rücken nicht nur reichlich vorhanden, sondern auch zusammensetzungsbedingt verschieden ist. Innerhalb kurzer Entfernungen ändern sich die Bedingungen scharf von weichem, porösem Obereis zu festeren unteren Schichten und von offenen Wasserpockets zu solidem Eis. Entsprechend verschiebt sich die Mischung aus mikroskopischen Algen, Protisten, Bakterien und Archaeen von Ort zu Ort und von Saison zu Saison. Genetische Erhebungen zeigten, dass Rückenhabitate viele Gattungen beherbergen, die im umgebenden Flacheis nicht vorkommen, besonders bei Diatomeen und Ciliaten. Während die lokale Diversität innerhalb einer einzelnen Probe in den verschiedenen Umgebungen ähnlich war, war die Gesamtzahl unterschiedlicher eukaryotischer Taxa über alle Rückenproben hinweg höher als in erst- oder zweitjährigen flachen Eisflächen, was darauf hindeutet, dass Rücken erheblich zur gesamten Biodiversität des arktischen Meereises beitragen.

Vom pflanzenähnlichen Wachstum zur mikrobiellen Verwertung

Im Verlauf des Sommers vollzog sich in den Rücken eine dramatische Wandlung. Früh in der Saison begünstigten lichtdurchflutete, wassergefüllte Hohlräume Algen und andere photosynthetische Organismen, wodurch die Rücken zu starken Orten primärer Produktion wurden. Später, als Schmelzteiche auf der Oberfläche abflossen und nieder salziges Wasser in die Kiele eindrang, froren einige Hohlräume. Diese Veränderung löste einen Rückgang der Algenbiomasse aus, ging aber einher mit einem Aufwallen schnell wachsender Bakterien und mit einer Zunahme von Genen, die mit dem Abbau komplexer organischer Substanz und dem Stickstoffkreislauf verbunden sind. Bestimmte Bakteriengruppen, insbesondere kaltadaptierte Gammaproteobacteria wie Colwellia, wurden stark dominant und trugen Enzymausstattungen, die hervorragend zum Abbau von algalisch abgeleiteten Zuckern und anderen kohlenstoffreichen Verbindungen geeignet sind. Effektiv verwandelte sich derselbe Rücken, der im Sommer als Pflanzenkindergarten diente, in eine mikrobielle Recyclinganlage, sobald seine internen Pools gefroren waren.

Warum das für eine sich verändernde Arktis wichtig ist

Die Ergebnisse heben Meereisrücken als Schlüsselstücke des arktischen Puzzles hervor. Indem sie langlebige, strukturell komplexe Zufluchten bieten, ermöglichen Rücken eisassoziierten Organismen, die Winterdunkelheit zu überstehen, im Sommer große Algenbestände aufzubauen und dann aktive bakterielle Gemeinschaften zu ernähren, die diesen Kohlenstoff umwandeln und freisetzen. Weil Rücken einen großen Anteil am Arktiseisvolumen einnehmen und den Großteil seiner Algenbiomasse halten können, dürften Veränderungen in Häufigkeit, Festigkeit der Ausbildung, Konsolidierung und Schmelze von Rücken weitreichende Auswirkungen auf Nahrungsnetze und Kohlenstoffpfade haben. Das Verständnis dieser bislang wenig beachteten Strukturen ist essentiell, um vorherzusagen, wie arktische Ökosysteme – und die klimatischen Prozesse, die sie beeinflussen – reagieren werden, wenn Meereis dünner, jünger und dynamischer wird.

Zitation: Müller, O., Gardner, J., Olsen, L.M. et al. Arctic sea-ice ridges are biomass hotspots harboring diverse microbial communities. Commun Earth Environ 7, 385 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03364-8

Schlüsselwörter: arktisches Meereis, Druckrücken, Eisalgen, mikrobielle Gemeinschaften, Kohlenstoffkreislauf