Andiner Vulkanismus, Ozeandüngung, Umwälzung mariner Ökosysteme und globale Abkühlung im Spät-Miozän

Vulkane, Ozeane und eine urzeitliche Abkühlung

Das Spät-Miozän, vor etwa 7 bis 5 Millionen Jahren, war eine Phase, in der das Klima der Erde abkühlte, das Leben im Ozean sich neu ordnete und große Bartenwale ihren Weg zur Gigantomanie begannen. Diese Studie stellt eine überraschende Frage: Könnten Vulkane entlang der Anden durch das Ausbringen nährstoffreicher Asche in die Ozeane das marine Leben gefüttert, Kohlendioxid aus der Atmosphäre gebunden und den Planeten in kühlere Verhältnisse geschubst haben? Indem Fossilien, geochemische Aufzeichnungen und ausgefeilte Computermodelle verknüpft werden, untersuchen die Autoren, wie Eruptionen an Land Leben und Klima im Meer umgestaltet haben könnten.

Berge, die das Meer nähren

Die Anden bilden die längste aktive Vulkankette der Welt, erheben sich über Südamerika und grenzen an einige der produktivsten Ozeanregionen des Planeten, darunter der Humboldtstrom und der Südliche Ozean. Wenn dort Vulkane explosiv ausbrechen, schleudern sie Asche hoch in die Atmosphäre, wo Winde sie weit über das Meer hinweg tragen können. Diese Asche ist nicht nur Staub: Sie enthält Schlüsselnährstoffe wie Eisen, Phosphor und Silizium, die in den Oberflächengewässern oft knapp sind. Die Studie konzentriert sich auf das Spät-Miozän, als der andine Vulkanismus besonders intensiv war. Gleichzeitig zeigen globale Aufzeichnungen steigende Ozeanproduktivität, weitreichende Veränderungen mariner Ökosysteme, fallende atmosphärische CO2-Werte und eine allgemeine Abkühlung. Die Autoren schlagen vor, dass wiederholte Ascheregen aus den Anden dazu beitrugen, den Ozean zu düngen und so die Verbindung zwischen Leben und Klima zu stärken.

Hinweise aus Fossilien und Ozeanschlamm

Um diese Idee zu prüfen, durchforsteten die Forscher zunächst zahlreiche unabhängige Datensätze aus aller Welt. Marine Sedimente an der Küste Perus und Chiles bewahren aschereiche Schichten mit mikroskopisch kleinen Algen (Diatomeen), Schwammresten und vielfältigen Wirbeltierfossilien, was auf sehr produktive Küstenmeere und komplexe Nahrungsnetze hindeutet. Globale Zusammenstellungen von Diatomeenresten, Tiefseephosphatwerten und siliziumreichen Ablagerungen zeigen alle einen deutlichen Anstieg der Produktivität im Spät-Miozän. Gleichzeitig erzählen Aufzeichnungen über Wale und andere große Meeresbewohner eine auffällige Geschichte: Bartenwale nahmen rasch an Größe zu, während die Aussterberaten unter mariner Megafauna stiegen, besonders im Übergang zum Pliozän. Diese Muster deuten darauf hin, dass anhaltende Veränderungen in der Ozeanproduktivität und den Lebensräumen – zumindest teilweise ausgelöst durch Nährstoffzufuhr vom Land – starken Druck auf das marine Leben ausübten.

Der Asche auf Wind und Wasser folgen

Das Team wandte sich dann Modellen zu, um zu prüfen, ob andine Asche vernünftigerweise genügend Nährstoffe hätte liefern können, um relevant zu sein. Mithilfe eines atmosphärischen Transportmodells simulierten sie, wie Asche aus den hohen Zentralanden sich unter moderne Winde ähnliche Muster hinweg ausbreiten würde. Die meisten Aschewolken wurden ostwärts über den Südatlantik und weiter in den südlichen Indischen Ozean getragen, während ein Teil direkt in den Pazifik vor der Küste Nordchiles fiel. Anschließend speisten sie diesen aschebasierten Nährstofffluss in ein Erdsystemmodell, das Ozeanphysik, Biologie und Kohlenstoffaustausch verfolgt. In kurzen Pulsen, die einzelne Eruptionen repräsentierten, zeigte das Modell starke Zunahmen von Diatomeenblüten und eine zusätzliche Aufnahme von Kohlendioxid durch den Südlichen Ozean. Wiederholt alle paar Jahrzehnte bis Jahrhunderte bauten diese Impulse eine persistente Verstärkung des Kohlenstoffexports in tiefere Gewässer und Sedimente auf.

Langzeitgedächtnis im tiefen Ozean

Weil der Tiefsee sehr langsam reagiert, nutzten die Autoren außerdem ein zweites, stärker idealisiertes Modell, das Zehntausende von Jahren laufen kann. Dieses Modell verfolgte Nährstoffe und Kohlenstoff, wie sie durch den Ozean zirkulierten und in Sedimenten vergraben wurden. Einzelne Aschepulse führten nur zu vorübergehenden Rückgängen des atmosphärischen Kohlendioxids, da der tiefe Ozean schließlich den gespeicherten Kohlenstoff wieder an die Oberfläche zurückgab. Wenn Eruptionen jedoch häufig wiederkehrten – besonders in Kombination mit wachsendem Hintergrundstaub aus sich ausbreitenden ariden Regionen – erzeugte das Modell anhaltende Rückgänge von etwa 10 bis 15 Teilen pro Million (ppm) CO2 über mehrere Jahrtausende. Für sich genommen moderat, könnten solche Reduktionen wichtig werden, wenn sie zu anderen Prozessen des Spät-Miozäns hinzukommen, wie Gebirgsbildung, veränderter Ozeanzirkulation und wachsender Eisschilde.

Wie uralte Asche zur Abkühlung der Erde beigetragen haben könnte

Am Ende kommen die Autoren zu dem Schluss, dass wiederholte andine Eruptionen wahrscheinlich mehr bewirkten als nur die Altertumshefte abzudunkeln. Indem sie kontinuierlich eisen- und phosphorreiche Asche in nährstoffarme Gewässer des Südlichen Ozeans lieferten, förderten sie Diatomeenblüten, stärkten die biologische Pumpe, die Kohlenstoff in den Tiefenmeer transportiert, und senkten atmosphärisches CO2 leicht. Diese Düngung, kombiniert mit steigenden Staubzufuhren, sich ändernden Meeresströmungen und Rückwirkungen durch wachsende Walpopulationen, könnte zur globalen Abkühlung im Spät-Miozän und zur Umgestaltung mariner Ökosysteme beigetragen haben. Die Arbeit unterstreicht, wie eng die festen, flüssigen und lebenden Teile der Erde verflochten sind – und wie vulkanischer “Dünger” von Bergen über Jahrtausende hinweg in Ozeanen und Atmosphäre nachhallen kann.

Zitation: Carrapa, B., Clementz, M.T., Cosentino, N.J. et al. Andean volcanism, ocean fertilization, marine ecosystem turnover, and global cooling in the Late Miocene. Commun Earth Environ 7, 335 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03457-4

Schlüsselwörter: Andiner Vulkanismus, Ozeandüngung, Abkühlung im Spät-Miozän, Produktivität im Südlichen Ozean, Veränderung mariner Ökosysteme