Über einen Zeitraum von etwa 60 Millionen Jahren hat die Erde offenbar einen verborgenen Klimaregulationsmechanismus betrieben. Dieser Mechanismus hing eng mit dem Meeresspiegel und der Verfügbarkeit von Phosphat in den Ozeanen zusammen. Eine Studie aus dem Jahr 2026 zeigt, dass Veränderungen des Meeresspiegels die Menge an organischem Kohlenstoff, der in Sedimenten gebunden wurde, beeinflussten und so den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre regulierten.
Der Mechanismus der Klimaregulation
Als der Meeresspiegel hoch war, wurden große Mengen Phosphat in flachen Sedimenten eingeschlossen. Dies führte zu einem Mangel an Phosphat im offenen Ozean, wodurch die biologische Produktivität sank und weniger organischer Kohlenstoff in Sedimenten gebunden wurde. In der Folge blieb mehr Kohlendioxid im Ozean-Atmosphären-System, was zu einer Erwärmung des Planeten führte. Sobald der Meeresspiegel sank, wurde weniger Phosphat eingeschlossen, die marine Produktivität stieg und mehr Kohlenstoff wurde in Sedimenten gebunden, was den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre reduzierte.
Die Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, wurde von Rosalind Rickaby von der Universität Oxford geleitet. Das Team kombinierte drei Arten von geologischen Aufzeichnungen: Kohlenstoff-Isotopen-Daten, die Akkumulation von Phosphor in Tiefseesedimenten und Iod-zu-Kalzium-Verhältnisse in fossilen Foraminiferen. Diese Daten ermöglichten es den Forschern, die Zusammenhänge zwischen organischer Kohlenstoffbindung, Phosphatverfügbarkeit und Sauerstoffbedingungen im Ozean über einen Zeitraum von 60 Millionen Jahren zu rekonstruieren.
Die Rolle des Phosphats im Kohlenstoffkreislauf
Phosphat ist eine biologisch verfügbare Form von Phosphor, einem Element, das jede Zelle benötigt. Im Ozean kann Phosphat die Menge an neuem organischem Material begrenzen, das von Plankton produziert wird. Wenn mehr Phosphat verfügbar ist, können photosynthetische Organismen mehr gelöstes anorganisches Kohlenstoff in lebendes Gewebe umwandeln. Der größte Teil dieses organischen Kohlenstoffs wird jedoch nicht dauerhaft gebunden, sondern durch Atmung oder Zersetzung wieder in Kohlendioxid umgewandelt. Nur ein kleiner Teil sinkt tief genug, um in Sedimenten eingeschlossen zu werden. Über Millionen von Jahren kann dieser kleine Unterschied jedoch die Menge an Kohlenstoff im aktiven Ozean-Atmosphären-System erheblich beeinflussen.
Die Studie zeigt, dass die Effizienz der Phosphatbindung von der Sedimentationsrate, der biologischen Aktivität, mineralischen Reaktionen, der Temperatur und dem Sauerstoffgehalt abhängt. Die Forscher fügten dieser Liste die sich verändernde Fläche und Tiefe der Kontinentalschelfe hinzu. Während des Eozäns, vor etwa 56 bis 34 Millionen Jahren, war die Erde viel wärmer und der Meeresspiegel lag deutlich über dem heutigen Niveau. Große Teile der Kontinente waren von flachen Meeren bedeckt, die Sedimente schnell aufnahmen und sowohl organisches Material als auch reaktiven Phosphor effizient einschlossen.
Als das Klima abkühlte und der Meeresspiegel sank, verringerte sich die überflutete Fläche der Kontinentalschelfe. Dadurch konnte mehr Phosphat dem offenen Ozean zur Verfügung stehen, was die marine Produktivität erhöhte und mehr organischen Kohlenstoff in Sedimenten gebunden wurde. Dieser Mechanismus trug dazu bei, den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zu reduzieren und das Klima weiter abzukühlen.
- Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences, Studie von Rosalind Rickaby et al., 2026
- Universität Oxford, Forschungsbericht