Die Ironie des Eisens: Hydrothermale Austrittsfahnen als unsichtbare Transportwege für Eisen
Eine neue internationale Studie von der Constructor University, in Zusammenarbeit mit Forschenden des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, beleuchtet, wie hydrothermale Quellen am Meeresboden die Eisenverfügbarkeit und den globalen Stoffkreislauf im Ozean prägen. Die Studie „Iron’s Irony“ ist in Communications Earth & Environment erschienen.
Die Studie fasst bestehende Forschungsergebnisse zusammen und interpretiert sie neu, um zu erklären, wie Eisen, das aus hydrothermalen Systemen freigesetzt wird, über ganze Ozeanbecken transportiert werden kann. „Das meiste Eisen, das mit den heißen Fluiden austritt, reagiert sofort mit Sauerstoff und Schwefelverbindungen und fällt als Mineral aus. Doch ein kleiner Teil bleibt überraschend lange in Lösung – gebunden an kleinste Moleküle oder beeinflusst durch Mikroben – und kann so Nährstoffe weit über die eigentlichen Quellen hinaus transportieren“, so Dr. Solveig I. Bühring, Erstautorin der Studie und Geomikrobiologin am MARUM.
Das Autorenteam trägt in der Studie nicht nur den aktuellen Wissensstand zusammen, sondern liefert auch neue Analysen aus der MARHYS-Datenbank zu hydrothermalen Quellen und stellt Modellierungen zur Löslichkeit von Eisenmineralien an, um zu veranschaulichen, wie Umweltparameter und die Chemie der Fahnen, den Eisentransport beeinflussen. Diese Erkenntnisse unterstreichen, wie hydrothermale Fahnen als Fernversorgungssysteme für bioverfügbares Eisen fungieren – ein Prozess mit weitreichenden Auswirkungen auf die Produktivität der Ozeane und den globalen Kohlenstoffkreislauf.
Die Veröffentlichung ist das Ergebnis der gemeinsamen Arbeit von zwölf Wissenschaftler:innen aus bedeutenden deutschen Meeresforschungszentren, darunter GEOMAR, AWI und das ICBM in Oldenburg. "Professorin Andrea Koschinsky von der Constructor University Bremen war maßgeblich an der Ausgestaltung des konzeptionellen Rahmens der Studie beteiligt, der einen globalen Perspektivansatz auf den hydrothermalen Eisenkreislauf verfolgt. Dr. Koschinsky weist außerdem auf die Möglichkeit hin, dieses Wissen über die Untersuchung hydrothermaler Systeme hinaus anzuwenden: „Das Verständnis des physikalischen Transports sowie der chemischen und biologischen Veränderungen von hydrothermalem Eisen kann als Modell für den Ozean der Zukunft im Zuge des Klimawandels dienen – mit sich erwärmendem, versauerndem und sauerstoffärmerem Meerwasser – ähnlich wie in einer hydrothermalen Wolke.“
Die Studie wurde von Dr. Solveig I. Bühring (MARUM) gemeinsam mit ihren MARUM-Kolleg:innen Alexander Diehl und Charlotte Kleint sowie Professorin Koschinsky geleitet, die zudem dem Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ angehört, der am MARUM angesiedelt ist. Indem das Team geochemische, mikrobiologische und modellbasierte Ansätze verbindet, zeigt es, wie hydrothermale Systeme Teil der globalen Nährstoffkreisläufe sind – und wie sich entlang der unsichtbaren Strömungsbahnen hydrothermaler Fahnen Stoffe verbreiten, die die Produktivität des Ozeans bis in ferne Regionen anregen können.
Originalpublikation:
Bühring, S.I., Böhnke-Brandt, S., Diehl, A. et al. Iron’s irony: speciation, complexation & microbial processing of Fe in hydrothermal plumes | Communications Earth & Environment 6, 821 (2025).