Forschung
Was die Forschung untersucht und herausfindet, wird durch Wissenstransfer greifbar und verständlich.
Und ermöglicht so sinnvolles und effektives Handeln für die Meere .
Korallenriffe als ein Fenster in die Vergangenheit und Zukunft
© Andy Collins, NOAA / Wikimedia Commons (PD)
Pressemitteilung, 31.08.2023, MARUM
Internationale Expedition vor der Küste von Hawai’i gestartet
Ein Blick zurück auf die Umweltveränderungen im Laufe der Erdgeschichte kann uns viel über die Zukunft verraten – insbesondere, wenn es um global und gesellschaftlich wichtige Themen wie den Meeresspiegel, den Klimawandel und die Gesundheit des Korallenriff-Ökosystems geht. Eine internationale wissenschaftliche Forschungsexpedition, die im Auftrag des International Ocean Discovery Program (IODP) durchgeführt wird, zielt darauf ab, die Klima- und Riffbedingungen der Vergangenheit vor der Küste von Hawai’i (USA) aufzuzeichnen. Die zweimonatige Forschungsexpedition wird Ende August den Hafen von Honolulu verlassen.
Korallenriffe reagieren sehr empfindlich auf den Meeresspiegel und andere Veränderungen der Umweltbedingungen. Als Fossilien halten sie eine Aufzeichnung vergangener Bedingungen über Hunderte, Tausende und Millionen Jahre der Erdgeschichte bereit. In den weltweiten Aufzeichnungen der vergangenen 500.000 Jahre gibt es jedoch Unterbrechungen, vor allem während Zeiten, in denen das Klima plötzlich sehr instabil wurde. IODP-Expedition 389 „Hawai’ian Drowned Reefs“ ( „Versunkene hawaiianische Riffe“) konzentriert sich auf dieses fehlende Glied. Wissenschaftliche Fahrtleitende sind Professor Christina Ravelo (Ocean Sciences Department an der University of California, Santa Cruz, USA) und Professor Jody Webster (School of Geosciences), der University of Sydney, Australien).
Prof. Christina Ravelo: „Die fossilen Riffe von Hawai’i sind Geschichtenerzähler der vergangenen Klima- und Ozeanveränderungen und der Reaktionen des Riffökosystems auf diese Veränderungen. Wir möchten diese Geschichten durch sorgfältige Untersuchung der Fossilien, die wir zu bergen hoffen, aufdecken und teilen.“
Prof. Jody Webster: „Wir hoffen, dass die in den fossilen Riffen aufgezeichneten Informationen den Wissenschaftlern helfen werden, bessere Vorhersagen über Geschwindigkeit und Ausmaß des Meeresspiegelanstiegs zu treffen, welche Auswirkungen die globale Erwärmung und Abkühlung auf kurzfristige Klimaphänomene wie Dürren, Überschwemmungen und marine Hitzewellen hat, und wie Korallenriff-Ökosysteme auf diese Veränderungen reagieren.“
Dr. Thomas Felis, Leiter der Arbeitsgruppe Korallen-Paläoklimatologie am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, ist Mitglied des Expeditionsteams. „Nach früheren Korallenriff-Bohrexpeditionen zum Great Barrier Reef und nach Tahiti, an denen ich beteiligt war, bietet sich nun in Hawai’i die einmalige Gelegenheit, noch viel weiter in die Vergangenheit zurückzugehen, hoffentlich bis zu einer halben Million Jahre“, sagt Thomas Felis. Er koordiniert auch das DFG-Schwerpunktprogramm „Tropische Klimavariabilität & Korallenriffe“ (SPP 2299), ein deutschlandweites Verbundprojekt, das ein besseres Verständnis der Klimavariabilität in den tropischen Ozeanen und ihrer Auswirkungen auf das Ökosystem der Korallenriffe in einer sich erwärmenden Welt zum Ziel hat. „Ich freue mich sehr, dass vier Forschende aus unserem Programm eingeladen wurden, zur IODP-Expedition 389 nach Hawai’i beizutragen“, so Felis.
Ziel der Expedition ist es, Bohrkerne aus Wassertiefen zwischen 134 und 1.155 Metern an zwanzig Stellen zu bergen. Auch wenn dies das erste Mal ist, dass in diesem Gebiet ein Ozeanbodenbohrgerät eingesetzt wird, sind die geplanten Lokationen gut untersucht. „Wir haben eine sehr gute Vorstellung davon, wie der Meeresboden vor der Küste von Hawai’iaussieht, Wissenschaftler:innen haben in den letzten vier Jahrzehnten mit Tauchbooten und ferngesteuerten Tauchrobotern umfangreichen Kartierungen mit Unterwassersonaren sowie Filmmaterial und Oberflächenproben gesammelt“, sagt Jody Webster. „Diese Informationen haben uns geholfen, die besten Lokationen für die sorgfältige Gewinnung der Kerne auszuwählen, die unser Verständnis der Geschichte des Riffsystems erheblich vertiefen werden“, fügt Christina Ravelo hinzu.
Die Universität von Hawai’i ist eine Partnerinstitution dieser Expedition und verfügt über eine lange Tradition in der Wissenschaft in den Bereichen Korallenriffe, Küstenphänomene und Küstengeologie. Hawai’ianische Wissenschaftler haben den Anstieg des Meeresspiegels und seine Auswirkungen untersucht und hervorgehoben, wie wichtig dieses Wissen für das Formulieren einer Strategie zur Eindämmung des Klimawandels und zur Stärkung der Resilienz in der Zukunft ist. Prof. Kenna Rubin, anorganische Geochemikerin an der University of Hawai’i at Manoa, Department of Earth Sciences, war von Anfang an an der Planung der Expedition beteiligt und wird eine wichtige Teilnehmerin sein.
Prof. Kenna Rubin: „Die detaillierten, hochauflösenden zeitlichen und zusammengesetzten Abfolgen, die wir von dieser Expedition erwarten, werden unser Wissen über die Reaktionen auf den Klimawandel erheblich erweitern und Forschenden helfen, die vulkanische Absenkungsgeschichte von ‚Big Island‘ besser zu verstehen.“ Die Auswirkungen dieser Forschung in Hawai’i werden zu bestehenden Studien über Meeresspiegelveränderungen beitragen, wie sie hier von Korallenriffen aufgezeichnet werden.“
Die wissenschaftlichen Ziele der Expedition zielen darauf ab, Fragen zu vier Hauptthemen zu beantworten:
- Das Ausmaß der Meeresspiegelveränderung in den letzten halben Million Jahren zu messen
- Warum sich Meeresspiegel und Klima im Laufe der Zeit ändern zu untersuchen
- Wie Korallenriffe auf abrupte Meeresspiegel- und Klimaveränderungen reagieren zu erforschen, und
- Die wissenschaftlichen Erkenntnisse über Wachstum und Absenkung von Hawai’i im Laufe der Zeit zu verbessern.
Die Planungsphase der Expedition umfasste intensive Umweltbeobachtungen und eine umfassende Risikobewertung.
Um das Material, das die Wissenschaftler:innen für ihre Analysen in den kommenden Jahren nutzen werden, zu gewinnen, wird während der Expedition auf dem Mehrzweckschiff MMA VALOUR ein Meeresbodenbohrgerät eingesetzt. Das Meeresbodenbohrgerät wird von einem renommierten Spezialisten der Geotechnikindustrie bereitgestellt und betrieben. Es wird auf den Meeresboden abgesenkt, um bis zu 110 Meter lange Bohrkerne aus dem Ozeanboden zu bergen.
Die MMA VALOUR ist ein vielseitiges Mehrzweck-Versorgungsschiff, das MMA Offshore gehört und von MMA Offshore betrieben wird, einem weltweit führenden Anbieter von See- und Unterwasserdienstleistungen. MMA mit Hauptsitz in Perth, Australien, engagiert sich für den Schutz der Meeresökosysteme der Welt und die Unterstützung wichtiger wissenschaftlicher Forschung in diesem Bereich.
An der Expedition werden 29 Wissenschaftler:innen aus Australien, Österreich, China, Dänemark, Frankreich, Deutschland, Indien, Japan, den Niederlanden, Großbritannien und den Vereinigten Staaten von Amerika teilnehmen. Zehn von ihnen werden an Bord der MMA VALOUR sein und am 31. August den Hafen von Honolulu verlassen. Die Offshore-Phase der Expedition endet am 31. Oktober. Alle Mitglieder der Wissenschaftsgruppe werden sich zur Onshore-Phase im Bremer IODP Bohrkernlager (BCR) am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen (Deutschland) treffen um die Kerne zu öffnen, zu analysieren, zu beproben und die im Februar 2024 gesammelten Daten auszuwerten. „Das Treffen im Februar in Bremen bietet die Möglichkeit, dass alle Wissenschaftler:innen der internationalen und interdisziplinären Expedition erstmalig zusammen kommen und Kollaborationen intensiviert oder sogar erst initiiert werden“, sagt Dr. Ursula Röhl, Wissenschaftlerin am MARUM und Leiterin des Bremer Bohrkernlagers. „Im Moment ist ein Teil des Bremer Kernlager-Teams mit an Bord, um die Bohrkerne und Probenmaterial fachgerecht zu kuratieren und erste Messungen zu begleiten“, fügt sie weiter hinzu.
Die Kerne werden archiviert und der wissenschaftlichen Gemeinschaft nach einer einjährigen Moratoriums-Periode nach der Onshore-Phase der Expedition für weitere wissenschaftliche Forschungen zugänglich gemacht. Alle Expeditionsdaten werden öffentlich zugänglich sein und die daraus resultierenden Ergebnisse werden veröffentlicht.
Die Expedition wird vom European Consortium for Ocean Research Drilling (ECORD) im Rahmen des International Ocean Discovery Program (IODP) durchgeführt. IODP ist ein öffentlich finanziertes internationales Meeresforschungsprogramm, das von 21 Ländern unterstützt wird und die in Sedimenten und Gesteinen des Meeresbodens aufgezeichnete Erdgeschichte und -dynamik erforscht und die Umgebungen unter dem Meeresboden überwacht. Über mehrere Plattformen – eine einzigartige Funktion von IODP – untersuchen Wissenschaftler:innen die tiefe Biosphäre und den Ozean unter dem Meeresboden, Umweltveränderungen, Prozesse und Auswirkungen sowie Zyklen und Dynamik der festen Erde.
Der ECORD Science Operator verfügt über große Erfahrung in der Arbeit mit sensiblen Ökosystemen wie Korallenriffen, nachdem See-Expeditionen bereits zum Great Barrier Reef (Australien, 2010) und nach Tahiti (2005) durchgeführt wurden.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim MARUM.
Besonders gefährdet sind die artenreichen Riffökosysteme durch Extremwetterereignisse wie Zyklone und Hitzewellen, die aufgrund der Klimakrise immer häufiger und mit größerer Intensität auftreten.
Im Jahr 2022 hat sich DEEPWAVE für sein Filmfestival in Bremen mit dem 15. Internationalen Korallenriff-Symposium (ICRS), der größten Konferenz für Korallenforscher:innen zusammengetan und das Filmfestival „Saving Corals“ auf die Beine gestellt.
Meereisrückgang lässt Zooplankton künftig länger in der Tiefe bleiben
© Matt Wilson/Jay Clark, NOAA NMFS AFSC / Wikimedia Commons (PD)
Pressemitteilung, 28.08.2023, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Neue Studie zeigt: Klimawandel verändert saisonale Vertikalwanderung von Zooplankton in der Arktis
[28. August 2023] Sonnenlicht kann wegen der zunehmenden Meereisschmelze in der Arktis immer tiefer in den Ozean eindringen. Weil sich das Zooplankton im Meer an den Lichtverhältnissen orientiert, verändert sich dadurch auch sein Verhalten – vor allem dabei der Auf- und Abstieg der winzigen Tiere innerhalb der Wassersäule. Wie ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts nun zeigt, könnte dies in Zukunft zu häufigeren Hungerphasen beim Zooplankton und zu negativen Effekten bis hin zu Robben und Walen führen. Die Studie ist im Fachmagazin Nature Climate Change erschienen.
Ausdehnung und Dicke des Meereises in der Arktis schwinden in Folge des menschengemachten Klimawandels deutlich. So schrumpft die durchschnittliche Fläche des Eises derzeit um etwa 13 Prozent pro Dekade. Schon 2030 – so zeigen es aktuelle Studien und Modellrechnungen – könnte der Nordpol im Sommer erstmals eisfrei sein. Die physikalischen Umweltbedingungen für das Leben im Nordpolarmeer ändern sich dadurch ebenso deutlich. Das Sonnenlicht etwa kann bei schrumpfender und dünnerer Eisdecke viel tiefer in das Wasser des Ozeans eindringen. In der Folge kann etwa die Primärproduktion – also das Wachstum – von Mikroalgen in Wasser und Eis unter bestimmten Bedingungen stark ansteigen. Wie sich die veränderten Lichtbedingungen auf höhere trophische Ebenen der Nahrungskette – wie beispielsweise das sich unter anderem von Mikroalgen ernährende Zooplankton – auswirken, ist bislang noch nicht gut verstanden. Ein internationales Forschungsteam um Dr. Hauke Flores vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) hat nun einen wichtigen wissenschaftlichen Baustein für ein besseres Verständnis geliefert.
„In den Ozeanen findet jeden Tag die gewaltigste synchrone Massenbewegung von Organismen auf dem Planeten statt“, sagt Hauke Flores. „Und das ist die tägliche Wanderung des Zooplanktons, zu dem etwa die winzigen Copepoden, auch bekannt als Ruderfußkrebse, und der Krill zählen. Nachts kommt das Zooplankton nah an die Wasseroberfläche, um zu fressen. Tagsüber wandert es wieder in die Tiefe, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Einzelne Organismen des Zooplanktons sind zwar winzig, in der Summe aber ergibt sich so eine enorme tägliche Vertikalbewegung von Biomasse in der Wassersäule. In den Polargebieten sieht diese vertikale Wanderung allerdings anders aus. Sie ist hier saisonal, das heißt, dass das Zooplankton einem jahreszeitlichen Zyklus folgt. In der monatelangen Helligkeit des Polartags im Sommer bleibt das Zooplankton dauerhaft in größeren Tiefen, in der monatelangen Dunkelheit der Polarnacht im Winter kommt ein Teil des Zooplanktons dann dauerhaft in das oberflächennahe Wasser direkt unter dem Eis.“
Ganz wesentlich bestimmt werden sowohl die tägliche Wanderung in niedrigen Breiten als auch die saisonale Wanderung in den Polargebieten vom Sonnenlicht. Die winzigen Tiere mögen es meist dämmrig. Sie bleiben gern unterhalb einer bestimmten Lichtintensität (kritisches Isolumen), die meist sehr niedrig ist und weit im dunklen Dämmerlichtbereich liegt. Wenn sich im Laufe des Tages oder der Jahreszeiten die Sonnenlichtintensität ändert, folgt das Zooplankton dem Isolumen, was letztlich dann zum Auf- und Absteigen in der Wassersäule führt. „Speziell im Bereich der oberen 20 Meter Wassersäule direkt unter dem Meereis fehlten bislang Daten zum Zooplankton“, erläutert Hauke Flores. „Genau dieser schwer für Messungen erreichbare Bereich ist aber der spannendste, weil genau hier im und unter dem Eis die Mikroalgen wachsen, von denen sich das Zooplankton ernährt.“ Um hier zu messen, konstruierte das Team ein autonomes biophysikalisches Messobservatorium, das sie am Ende der MOSAiC-Expedition des AWI-Forschungseisbrechers Polarstern im September 2020 unter dem Eis verankerten. Das Gerät konnte hier – fernab jeder Lichtverschmutzung durch menschliche Aktivitäten – kontinuierlich die Lichtintensität unter dem Eis und die Bewegungen des Zooplanktons messen.
„Im Ergebnis konnten wir ein sehr niedriges kritisches Isolumen für das Zooplankton von 0,00024 Watt/Quadratmeter bestimmen“, sagt der AWI-Forscher. „Diesen Wert haben wir dann in unsere Computermodelle integriert, die das Meereissystem simulieren. So haben wir dann für verschiedene Klimaszenarien berechnet, wie sich die Tiefe dieses Isolumens bis zur Mitte dieses Jahrhunderts verändert, wenn das Meereis in Folge des fortschreitenden Klimawandels immer dünner wird.“ Dabei zeigte sich, dass das kritische Isolumen wegen der immer weiter abnehmenden Eisdicke immer früher im Jahr in größere Tiefen absinkt und immer später im Jahr wieder die Oberflächenschicht erreicht. Da das Zooplankton grundsätzlich unterhalb des kritischen Isolumens bleibt, wird es dieser Bewegung folgen. Deshalb hält es sich in den Zukunftsszenarien immer länger in größeren Tiefen auf und seine Zeit im Winter unter dem Eis wird immer kürzer.
„Künftig wird sich in einem wärmeren Klima das Eis im Herbst später bilden, was zu einer geringeren Eisalgenproduktion führt“, erklärt Hauke Flores. „In Kombination mit dem späteren Aufstieg kann das beim Zooplankton im Winter häufiger zu Nahrungsmangel führen. Im Gegenzug kann ein früherer Abstieg des Zooplanktons im Frühjahr eine Gefährdung für tiefer lebende Jungstadien von ökologisch wichtigen Zooplanktonarten bewirken, die dann vermehrt von den ausgewachsenen Tieren gefressen werden könnten.“
„Insgesamt zeigt unsere Studie einen bisher nicht beachteten Mechanismus auf, über den sich die Überlebenschancen des Zooplanktons in der Arktis in naher Zukunft weiter verschlechtern könnten“, sagt der AWI-Forscher. „Dies hätte fatale Auswirkungen auf das ganze Ökosystem bis hin zu Robben, Walen und Eisbären. Unsere Modellsimulationen zeigen aber auch, dass sich die Vertikalwanderung bei Einhaltung des 1,5 Grad-Ziels wesentlich weniger verschiebt als bei einem ungebremsten Fortschreiten der Treibhausgasemissionen. Deswegen ist für das arktische Ökosystem jedes Zehntel Grad weniger menschengemachte Erwärmung von entscheidender Bedeutung.“
Diese Pressemitteilung findet ihr beim Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.
Die Originalpublikation „Sea-ice decline makes zooplankton stay deeper for longer“ findet ihr bei Nature Climate Change.
Die Umweltveränderungen durch die Klimakrise bedrohen das arktische Ökosystem auf vielen verschiedenen, zusammenhängenden Ebenen. Diese werden gerade auf der Polarstern-Expedition ArcWatch 1 untersucht. Auch die Polardorschbestände werden durch den Rückgang der Meereisbedeckung erheblich negativ beeinflusst.
Wissenschaftler:innen entdecken ein neues Ökosystem unter hydrothermalen Schloten
© NOAA Okeanos Explorer Program, Galapagos Rift Expedition 2011 / Wikimedia Commons (PD)
Die Tiefsee ist eine weithin unbekannte Welt für uns. Unbekannter als der Mond. Nur 5% der Tiefsee gelten als erforscht. Viele systemische Zusammenhänge sind noch nicht verstanden und etliche Arten noch nicht entdeckt. Auf ein weiteres Puzzleteil ist nun ein internationales Forschungsteam um die Meeresbiologin Monika Bright von der Universität Wien gestoßen. Sie haben ein gänzlich neues unterirdisches Ökosystem gefunden– in Hohlräumen unter Hydrothermalquellen. Damit bilden Hydrothermalquellen nicht nur ein Ökosystem an ihrer jeweiligen Oberfläche, auch in der Erdkruste unter den Schloten wurden Schnecken, Würmer und chemosynthetische Bakterien entdeckt, die ein eigenes Ökosystem bilden. Dabei scheinen die oberirdischen und unterirdischen Lebensräume an den Quellen aufeinander abgestimmt zu sein, wobei weitere Forschungsergebnisse noch etwas mehr Zeit benötigen.
Was diese Entdeckung aber bereits jetzt für uns bedeutet, zeigt sich, wenn wir über unseren Umgang mit den Meeren nachdenken. Nicht nur die Erderwärmung, sich anreicherndes Plastik oder anderer abgekippter Müll und Abwässer stören das größte Ökosystem der Erde – die Tiefsee. Obwohl wir noch so wenig wissen und auch noch nicht im mindesten verstanden haben, wie die vielen kleinen Ökosysteme zum größten Ökosystem zusammenwirken, planen Staaten und Unternehmen seit Jahren massive Eingriffe. Der Tiefseebergbau ist hier wohl das prägnanteste Beispiel. Ohne zu wissen, was wir zerstören, und im Bewusstsein, dass der Raubbau am Meeresboden irreversible Schäden für das gesamte Ökosystem bedeutet und damit auch ganz direkt uns betrifft, wird die Entwicklung des Tiefseebergbaus weiterhin vorangetrieben. Die Funde des internationalen Forschungsteams zeigen uns eines ganz deutlich: die Tiefsee kann uns noch vieles an Schätzen offenbaren – diese liegen jedoch nicht in Knollenform am Meeresgrund. Damit solche Puzzlesteine wie von diesem Forscherteam auch auf weiteren Expeditionen gefunden und in das Bild vom Ökosystem Tiefsee eingefügt werden können, muss das Vorsorgeprinzip und der Schutz der Meere oberstes Gebot sein.
Die zugehörige Pressemitteilung „Wissenschafter*innen entdecken ein neues Ökosystem unter hydrothermalen Schloten“ vom 08.08.2023 findet ihr bei der Universität Wien.
In den unbekannten Welten der Tiefsee werden immer wieder neue Ökosysteme und Arten entdeckt. Erst kürzlich wurde in der Clarion-Clipperton-Zone eine gigantische Artenvielfalt von über 5000 Arten gefunden, von denen bisher über 90% noch nicht wissenschaftlich beschrieben sind und nur in dieser Region vorkommen.
ArcWatch 1: Augenzeugen des Arktischen Wandels
© Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann (CC-BY 4.0)
Pressemitteilung, 01.08.2023, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
AWI-Direktorin Antje Boetius leitet Polarstern-Expedition in die Zentralarktis
[01. August 2023] Am Donnerstag, den 3. August 2023 soll das Forschungsschiff Polarstern vom norwegischen Tromsø aus in Richtung Nordpol starten. Zwei Monate lang werden gut fünfzig wissenschaftliche Expeditionsteilnehmende die Arktis im Wandel erforschen, während die Meereisausdehnung im September ihr jährliches Minimum erreichen wird. Sie erkunden die Biologie, Chemie und Physik des Meereises sowie die Auswirkungen des Meereis-Rückgangs auf das gesamte Ozeansystem von der Oberfläche bis in die Tiefsee. Vor elf Jahren war Antje Boetius beim bisher größten Meereisminumum der Arktis und seinen Folgen für das Leben in der Tiefsee dabei. Jetzt kehrt sie mit ihrem Team zurück, um den heutigen Zustand der Arktis zu vergleichen – auch mit den Daten der MOSAiC-Expedition 2019/20.
„Ich bin sehr gespannt darauf zu sehen, wie sich das Meereis und das Leben im Ozean in der letzten Dekade verändert haben“, sagt Antje Boetius. „Im Jahr 2012 waren wir während der bisher geringsten dokumentierten sommerlichen Meereisausdehnung vor Ort und konnten erhebliche Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem des zentralen Arktischen Ozeans feststellen, bis in über vier Kilometer Wassertiefe“, erläutert die Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Aktuell beobachte ich die Meereissituation auf www.meereisportal.de besonders intensiv. Noch wissen wir nicht, ob ein neues Minimum erreicht wird, angesichts des global heißen Jahres 2023 und während in der Antarktis das Meereis ein Rekordtief zeigt.
Der Leiter des Team Meereisphysik und MOSAiC-Experte Dr. Marcel Nicolaus berichtet: „Das Eis erstreckt sich zurzeit mit knapp 7,5 Millionen Quadratkilometern über eine ähnliche Fläche wie in den beiden vergangenen Jahren. Damit gibt es noch etwa eine Million Quadratkilometer mehr Eis als im Jahr 2012. Die sommerliche Schmelze ist aber in vollem Gange, und vor allem der Wind wird in den kommenden Wochen bestimmen, wie sich das poröse, brüchige Eis weiter verteilt.“
Wie sich die Beschaffenheit des Meereises verändert, untersucht das Expeditionsteam vor Ort detailliert: Mit Helikopter-geschleppten Sensoren wird die Dicke des Eises vermessen, Eisbohrkerne erlauben die Analyse der Meereisbeschaffenheit sowie die Untersuchung im Eis lebender Algen. Ein Unterwasserroboter misst, wie viel Licht durch das Eis in den Ozean gelangt, wenn seine Oberfläche noch von Schnee oder bereits von Schmelzwassertümpeln bedeckt ist. Das Licht steht Kleinstalgen (Phytoplankton) als Energiequelle für die Photosynthese zur Verfügung, die in den oberen Wasserschichten leben. Was mit dem von ihnen gebundenen Kohlenstoff weiter passiert, wird (mikro-)biologisch, chemisch und physikalisch von der Wasseroberfläche bis in den Tiefseeboden erforscht. Die Planktologen an Bord wollen den Weg des Lebens direkt unter dem Eis bis in die Tiefsee verfolgen, dazu bringen sie verschiedene Kamerasysteme aus sowie autonome Probennehmer.
Für diese Arbeiten sind mehrere sogenannte Eisstationen geplant: „Das Schiff legt an eine Scholle an, dann gehen die Eisforscher auf die Scholle, wir setzen verschiedene Roboter und Freifallgeräte aus und parallel schauen wir mit den Zoologinnen die Lebewesen am Grund an, über 4000 Meter tiefer. So erkennen wir Zusammenhänge in allen Stockwerken des Ozeans vom Meereis bis zum Meeresboden“, erklärt Antje Boetius. Dabei kehrt das Team für vergleichende Untersuchungen in den gleichen Arbeitsgebieten wie im Jahr 2012 zurück: in die besonders produktive Eisrandzone und Regionen mit vielleicht noch immer mehrjähriger Eisbedeckung in der zentralen Arktis. Für die Arbeiten werden eine Reihe bewährter, aber auch neuer Technologien eingesetzt, beispielsweise Landersysteme, Tiefsee-Crawler und das am AWI entwickelte Ocean Floor Observation and Bathymetry System (OFOBS). Die Rückkehr erfolgt nach der sommerlichen Eisschmelze, wenn die herbstliche Meereisbildung beginnt.
Unter den Teilnehmenden ist auch ein Kamerateam der UFA Documentary GmbH, das die Expedition filmisch begleitet. Geplant ist die Ausstrahlung der in Kooperation mit dem NDR entstehenden Fernseh-Dokumentation für den Jahreswechsel in der ARD. Bereits während der Expedition können Interessierte im Hörfunkprogramm von Radio Bremen Eindrücke von Bord gewinnen und die Expedition natürlich auch in der Polarstern-App und auf den Social-Media-Kanälen des Alfred-Wegener-Instituts verfolgen. Planmäßig soll die Polarstern am 1. Oktober in ihren Heimathafen Bremerhaven zurückkehren.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.
Am 03. August 2023 sind die Wissenschaftler:innen mit der Polarstern aufgebrochen. In dem digitalen Logbuch zur Expedition ArcWatch 1 könnt ihr die aktuelle Route mitverfolgen und bekommt jeden Tag spannende Einblicke in die wissenschaftlichen Arbeiten an und unter Deck – sowie auf und unter dem Eis.
Über die MOSAiC Expedition 2019/2020 – die größte Arktis-Mission aller Zeiten – könnt ihr hier einen Podcast anhören. Im Interview mit DEEPWAVE spricht Antje Boetius, Direktorin des AWI, über ihre Tauchfahrt in die Tiefsee und warum der Schutz der Meere uns alle etwas angeht.
Tiefseegraben: Müllhalde am Meeresgrund
© Serena Abel / Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Pressemitteilung, 13.07.2023, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Plastikmüll in einer Tiefe von 9600 Metern gefunden
Ein Team von Forscher*innen des Senckenberg Forschungsinstituts und Naturmuseums Frankfurt, der Universität Basel und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung, haben die aktuell umfangreichste Untersuchung von (Makro-)Plastikmüll in einer Tiefe von bis zu 9600 Metern vollendet. In ihrer im Fachjournal „Environmental Pollution“ erschienenen Studie analysierten die Forschenden die Anzahl, das Material und die Art der Plastikabfälle im pazifischen Kurilen-Kamtschatka-Tiefseegraben. Sie zeigen, dass die meisten Plastiküberreste aus dem regionalen Seeverkehr und der Fischerei stammen. Das Team warnt, dass Tiefseegräben zu „Müllhalden der Meere“ werden könnten.
Spätestens seitdem im Scheinwerferlicht eines Tauchbootes 2018 eine Einkaufstüte in 11.000 Metern Tiefe des Mariengrabens auftauchte, ist das Vorhandensein von Plastikmüll in der Tiefsee unbestreitbar. „Auch wenn es mittlerweile ein zunehmendes Bewusstsein für das Plastik-Problem gibt, ist die weltweit produzierte Kunststoffmenge in den letzten 70 Jahren sehr stark gestiegen – allein im Jahr 2021 wurden 391 Millionen Tonnen hergestellt“, erzählt Dr. Serena Abel, aktuell Postdoktorandin an der Universität Basel und spricht weiter: „Die Vernetzung der Ozeane durch Meeresströmungen in Verbindung mit der Transportfähigkeit von schwimmfähigem Kunststoff macht die Plastikverschmutzung zu einem globalen Problem. Vor allem in abyssalen und hadalen Tiefen, wo die Hauptabbaufaktoren wie Photodegradation, das heißt die Veränderung unter dem Einfluss von Sonnenlicht, und Welleneinwirkung fehlen, sammelt sich Plastik an und bleibt lange – bis zu mehreren Hundert Jahren – bestehen. Jüngste Aufzeichnungen von Tiefseegräben zeigen die Allgegenwärtigkeit des menschlichen Fußabdrucks auch an Orten, die für uns Menschen unzugänglich sind.“
Die wissenschaftliche Mitarbeiterin hat in ihrer neuen Studie gemeinsam mit der Senckenberg-Meeresforscherin Prof. Dr. Angelika Brandt und Kolleg*innen des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrums für Polar- und Meeresforschung, das Vorhandensein von Plastikmüll im Kurilen-Kamtschatka-Graben, einer 2250 Kilometer langen Tiefseerinne im nordwestlichen Teil des Pazifischen Ozeans, untersucht. Mithilfe von Schleppnetzen und einem Epibenthosschlitten beprobten die Wissenschaftler*innen 13 Stationen in Tiefen zwischen
Metern. „Dies ist nach unserem Wissen der tiefste Einsatz von Schleppnetzen zur Erforschung der Plastikverschmutzung, der jemals stattgefunden hat“, erläutert Brandt und fährt fort: „Unsere Ergebnisse sind alarmierend: In allen Proben haben wir (Makro-)Plastikmüll gefunden – mit einer Gesamtzahl von 111 Gegenständen.“
Industrieverpackungen und Material, das der Fischerei zugeordnet werden kann, waren die häufigsten Müllkomponenten im Kurilen-Kamtschatka-Graben, die höchstwahrscheinlich aus dem Ferntransport durch den Kuroshio-Ausdehnungsstrom oder aus dem regionalen Seeverkehr und der Fischerei stammen. Mit 33 Prozent waren Schnüre und Kordeln die häufigsten Hinterlassenschaften, gefolgt von Kunststofffragmenten (23 %) und Industrieverpackungen (11 %). Auf sechs Kunststoffabfällen waren eindeutige Etiketten in japanischer, koreanischer und spanischer Sprache zu erkennen.
„Durch die Kategorisierung der anthropogenen Abfälle nach ihrem Verwendungszweck war es möglich, die beiden Hauptquellen von Kunststoffen, die sich am Grabenboden absetzen – Verpackungen und Fischerei – zu unterscheiden. Durch unsere spektroskopischen Analysen konnten wir zudem die wichtigsten Polymertypen, nämlich Polyethylen, Polypropylen und Nylon, identifizieren. Diese Polymere sind in der Meeresumwelt recht stabil, da sie nicht hydrolytisch abgebaut werden und höchstwahrscheinlich auf dem Grund des Grabens landen, ohne in kleinere Teile zu zerfallen“, ergänzt Abel.
Die abgelegene Position des Kurilen-Kamtschatka-Grabens und die hohen Sedimentationsraten machen ihn zu einem potenziellen Standort für eine umfangreiche Kunststoffverschmutzung, was ihn zu einem der am stärksten kontaminierten Meeresgebiete der Welt und zu einer ozeanischen Kunststoffablagerungszone machen könnte, heißt es in der Studie. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Dringlichkeit neuer politischer Maßnahmen für die Abfallbehandlung und die Kunststoffproduktion! Der Meeresboden darf keine Halde für Plastikmüll werden!“, fordert Brandt.
Diese Pressemitteilung findet ihr bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung.
Die Originalpublikation „Journey to the deep: plastic pollution in the hadal of deep-sea trenches“ findet ihr bei Environmental Pollution.
Neben (Makro-)Plastikmüll wurde auch schon eine hohe Belastung von Mikroplastik im Meeresboden in der Tiefsee festgestellt.
Eine Assel namens Brandt
© Terue Kihara / Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Pressemitteilung, 6.7.2023, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Senckenberg-Meeresforscherin wird Namenspatin für Tiefsee-Art
Senckenberg-Forschende haben mit Kolleg*innen aus den USA und Deutschland eine neue Tiefsee-Assel im Fachjournal „Zootaxa“ beschrieben. Das Tier wurde 2015 im Rahmen der Jungfernfahrt des Forschungsschiffes SONNE gesammelt und stammt aus dem Puerto-Rico-Tiefseegraben im nordwestlichen Atlantik. Anders als erwartet besiedelt die neu entdeckte Asselart einen enormen Tiefenbereich zwischen 4.552 und 8.338 Metern – die größte je nachgewiesene Tiefenverbreitung einer Assel. Benannt wurde die neue Art – Austroniscus brandtae – nach der Senckenberg-Meeresforscherin Prof. Dr. Angelika Brandt in Anerkennung ihrer außergewöhnlichen Forschungsleistungen und ihres Engagements zum Schutz der Tiefsee.
Entlang der Plattengrenzen, wo sich ozeanische unter Kontinentalplatten schieben, bildet sich die tiefste Umgebung der Erde: die Hadalzone mit Tiefen von über sechs bis fast elf Kilometern. „Die Gemeinschaften in diesen Zonen der Meere sind – aufgrund der großen logistischen und technischen Beschränkungen bei der Probenahme – die wohl am wenigsten bekannte Fauna der Erde“, erklärt Dr. Stefanie Kaiser vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt und fährt fort: „Wir konnten nun eine neue Meeresassel-Art aus den hadalen und abyssalen Tiefen des Puerto-Rico-Grabens im Atlantik beschreiben: Austroniscus brandtae.“
Das 2,7 Zentimeter große Krebstier wurde von dem Forschungsteam zu Ehren von Senckenbergerin Prof. Dr. Angelika Brandt benannt. Brandt leitet seit 2017 die Abteilung Marine Zoologie am Senckenberg-Standort Frankfurt und lehrt an der Goethe-Universität Frankfurt. Ihr Forschungsinteresse gilt den Verbreitungsmustern und treibenden Faktoren für die Evolution von mariner Makrofauna. Dabei forscht sie mit ihrer Arbeitsgruppe hauptsächlich an Krebsen – insbesondere an Meeresasseln (Isopoden). Brandt und ihr Team analysieren die stammesgeschichtliche Herkunft und Besiedlungsgeschichte von Isopoden in der Tiefsee und versuchen zu verstehen welche treibenden Faktoren es in der Tiefsee für hohe Diversität gibt. „Unsere Artbenennung soll Angelika Brandts Engagement und ihre Leistungen in der Tiefsee-Isopodenforschung ehren. Es gibt zudem auch einen ganz persönlichen Grund für die Namenswahl: Angelika Brandt war Doktormutter dreier Autor*innen der Studie und damit entscheidend für unseren Weg in die Tiefseeforschung“, fügt Kaiser hinzu.
Aufgrund der großen Tiefenunterschiede zwischen den Probenahmeorten im Puerto-Rico-Graben – zwischen 4.552 und 8.338 Metern – erwartete das Forschungsteam, dass sie unterschiedliche Arten innerhalb der Gattung finden würden, welche die abyssalen und hadalen Standorte bewohnen. „Mittels morphologischer Untersuchung mit traditioneller Mikroskopie und einer anschließenden molekularen Analyse konnten wir aber zeigen, dass tatsächlich nur die von uns neu beschriebenen Art, Austroniscus brandtae, den Meeresboden des Puerto-Rico-Grabens besiedelt“, erläutert Kaiser. Die neu entdeckte Meeresassel ist die erste Art der Gattung Austroniscus aus dem Atlantik und der weltweit tiefste Nachweis der Gattung.
„Austroniscus brandtae scheint sich in den Tiefen des Puerto-Rico-Grabens sehr gut zu behaupten – dies deutet darauf hin, dass die Vielfalt in den Tiefseegräben abnimmt und nur wenige Arten den dortigen extremen Bedingungen gewachsen sind“, schließt Kaiser.
Diese Pressemitteilung findet ihr bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung.
Die Originalpublikation „Combining morphological and mitochondrial DNA data to describe a new species of Austroniscus Vanhöffen, 1914 (Isopoda, Janiroidea, Nannoniscidae) linking abyssal and hadal depths of the Puerto Rico Trench“ findet ihr bei Zootaxa.
Wenn ein Go für den Tiefseebergbau beschlossen wird, werden viele Lebensgemeinschaften in der Tiefsee zerstört und bisher unbekannte Arten, wie diese Tiefsee-Assel, vielleicht nie entdeckt.
Das Heroin unter den Klima-Technologien
© Diana Polekhina / Unsplash
Disturbing content warning
Dieser Artikel ist keine leichte Kost.
Aber da darin (nicht nur) die Meere vorkommen, sollten wir uns einen Tee machen, tief Luft holen und ihn lesen. Die Autoren schreiben selber: „Bei der Recherche habe ich mir mehr als einmal gedacht: Worüber reden wir hier eigentlich? Das Ganze klingt nach einer Mischung aus absurdesten Verschwörungstheorien und Matrix Teil IV. Auf der anderen Seite: gut, dass wir drüber reden.“ Denn es geht eben nicht um Science-Fiction-Fantasien, sondern um ernst gemeinte Techniken, die im letzten IPCC Bericht viel Raum einnehmen, nur nicht in den Berichten über den IPCC Bericht, Techniken, besser: Eingriffe in unser Ökosystem Erde, die nicht nur ernst gemeint sind, sondern schon ansatzweise praktiziert werden und deren Entwicklung besser finanziert ist als jede Kampagne, die es wirklich ernst meint mit dem Schutz der Natur und der Meere, also unserem Schutz, und die schon einmal über so etwas wie Klimagerechtigkeit nicht nur nachgedacht hat, sondern auch empfindet, in was für einer Verantwortung wir stehen, für eine Zukunft auf diesem Planeten für ALLE zu sorgen. Auch wenn es schwer erträglich ist, diese Fantasien zu Ende zu denken: wir sollten wissen, was andere sich aushecken, um unsere Erde seelenruhig weiter fossil aufheizen zu können. Von diesen Techniken gehört zu haben und dazu Stellung beziehen zu können, gehört zu unserem Job, nicht erst in der Zukunft, sondern jetzt.
Den Artikel „Das Heroin unter den Klima-Technologien“ von Julien Gupta vom 17.06.2023 findet ihr beim Treibhauspost.
Alle reden von CCS – DEEPWAVE auch: im Gastbeitrag von Nico Czaja „Unter die Erde kehren“.
Hightech gemeinsam unter Wasser bringen
© Alfred-Wegener-Institut/UACh/Mathias Hüne (CC-BY 4.0)
Pressemitteilung, 23.05.2023, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Kick-off Meeting für MUSE-Infrastruktur vom 23. bis 25. Mai am AWI in Bremerhaven
[23. Mai 2023] Die drei großen Meeresforschungsinstitute der Helmholtz-Gemeinschaft – das AWI, das GEOMAR und das Hereon – werden ihre Meerestechnik in den kommenden sieben Jahren im Großprojekt MUSE gemeinsam weiterentwickeln. Das Ziel: Unterwasserrobotik soll schneller und effektiver zum Einsatz kommen, damit die Forschung mit den Folgen von Klimawandel, Artenverlust und Umweltverschmutzung Schritt halten kann.
Wer die Meere erforschen will, braucht Hightech-Geräte. Dafür sind autonome Unterwasserfahrzeuge auf Reisen, die selbständig durch die Meere gleiten, ausgestattet mit einer Vielzahl von Sensoren. Es sind Tausende von Messbojen unterwegs, die durch die Ozeane driften. Hinzu kommen Tauchroboter mit Kameras und Sonaren, die von Schiffen ferngesteuert werden und Rover, die auf Rädern und Ketten über den Meeresboden rollen. Trotz dieser modernen Geräte sind Ozeane, Tiefsee und Küsten noch immer nur lückenhaft erforscht. Um zu verstehen, wie sich die Meere, ihre Lebewesen und die biologischen, chemischen und physikalischen Prozesse mit dem Klimawandel und den vielen Belastungen verändern, müssen in den nächsten Jahren weit größere Meeresgebiete im Detail untersucht und vermessen werden.
Dafür braucht es modernste Technologie und enge Zusammenarbeit. Die drei großen Meeresforschungs-Institute der Helmholtz-Gemeinschaft – das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), das Helmholtz-Zentrum Hereon und das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel – haben sich jetzt zum Aufbau der Helmholtz-Infrastruktur MUSE zusammengetan, um darin in sieben Jahren gemeinsam Forschungsgeräte und Messverfahren für die Zukunft zu entwickeln. MUSE steht für Marine Umweltrobotik und –Sensorik für nachhaltige Erforschung, dem Schutz und Management der Küsten, Meere und Polarregionen und startet mit einem Kick-off-Meeting vom 23. bis 25. Mai am AWI in Bremerhaven. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf Weiterentwicklungen von Sensortechnologien, auf deren Software und Einbindung von künstlicher Intelligenz, auch um zu beurteilen, ob Meeresschutz wirksam wird. „An jedem dieser Institute haben wir für diese Bereiche Expertinnen und Experten. Jetzt bringen wir sie in einem bisher einmaligen Infrastruktur Projekt zusammen“, sagt MUSE-Koordinatorin Martina Löbl vom AWI.
Da die drei Institute in ihrer Forschung unterschiedliche räumliche Schwerpunkte setzen, ist die Entwicklung der Technik vielfältig aufgestellt. Das Hereon bringt seine Expertise in der Küstenforschung ein, das AWI fokussiert sich auf die eisbedeckten Polarregionen, GEOMAR auf den blauen Ozean. „Andererseits gibt es viele Parameter, die für alle drei Institute und ihre Partner wichtig sind – diese werden in einer internationalen Gemeinschaft im Rahmen des Global Ocean Observing System weiterentwickelt“, sagt Martina Löbl. „Das setzt natürlich voraus, dass sich die Messtechnik leicht an die verschiedenen Unterwasserfahrzeuge unserer drei Institute ankoppeln lässt. Im Projekt arbeiten wir daher auch an einer Art Plug-and-play-Prinzip.“
MUSE soll auch die Datenverarbeitung in den Robotern, Unterwassergleitern und autonomen Vehikeln vereinheitlichen. Auch das wird die Arbeit künftig erleichtern. So wird es einfacher, verschiedene Systeme kooperieren zu lassen. Ein Messsystem am Meeresboden etwa könnte ein so genanntes AUV (Autonomes Unterwasser Vehikel) zu Hilfe rufen, wenn es eine besondere Entdeckung gemacht hat – damit das AUV mit seinen Bordsensoren, die Umgebung genauer vermisst. Einheitliche Softwarestandards und Algorithmen sind dabei sehr hilfreich.
Das MUSE-Projekt berücksichtigt auch, dass wissenschaftliche Daten weltweit mehr und mehr zwischen Forschenden ausgetauscht und anderen Arbeitsgruppen zur Verfügung gestellt werden. In der Helmholtz-Gemeinschaft wurde deshalb in den vergangenen Jahren ein einheitlicher Datenstandard entwickelt, der Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen weltweit künftig den Zugriff auf interessante Bilddaten erleichtern soll. Diesen FAIR (findable, accessible, interoperable and reusable) genannten Standard werden die MUSE-Technologien erfüllen.
Der Aufbau der Helmholtz Infrastruktur MUSE wird mit 29,7 Millionen Euro durch die Helmholtz-Gemeinschaft als strategische Ausbauinvestition gefördert, soll im Jahr 2029 abgeschlossen sein und dann in den Betrieb gehen. „Die darin entwickelten Technologien werden wir zunächst an den bereits vorhandenen Unterwasserfahrzeugen testen, ehe sie bei neuen Fahrzeugen zum Einsatz kommen“, sagt Martina Löbl. Wohlwissend, dass sich Technologien innerhalb von sieben Jahren sehr schnell weiterentwickeln, wird das MUSE-Team die aktuellen Entwicklungen im Blick behalten und Neuheiten permanent in die Arbeit integrieren. Zum Projektende kann das Team dann Lösungen präsentieren, die technisch auf dem neuesten Stand sind.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.
Ein ROV, wie hier auf dem Bild zu sehen, ist ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (engl. remotely operated underwater vehicle) und kann wertvolle Informationen über das Meeresökosystem liefern. Vor Island hat ein ROV erstmals bislang unbekannte „klare Raucher“ gefilmt.
AWI-Forschende weisen hohe natürliche Radioaktivität in Manganknollen nach
© ROV-Team/GEOMAR / Wikimedia Commons (CC BY 4.0)
Pressemitteilung, 17.05.2023, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Neue Studie zeigt: Der Umgang mit Manganknollen birgt Gesundheitsrisiken
[17. Mai 2023] Manganknollen am Grund der Tiefsee enthalten wertvolle Metalle, die etwa für die Elektro- und Stahlindustrie von zentraler Bedeutung sind. Um die steigende Nachfrage nach Rohstoffen wie Kobalt und Seltenen Erden zu decken, setzen Industrie und einige Staaten deshalb große Hoffnungen in den Tiefseebergbau. Dass der nicht nur ökologische Folgen hat, sondern auch zu einer Gesundheitsgefährdung bei der industriellen Gewinnung und Verarbeitung der Knollen führen kann, zeigen Forschende des Alfred-Wegener-Instituts in einer nun im Fachmagazin Scientific Reports erschienenen Studie. Demnach überschreitet etwa die Aktivität von Radium-226 in den Knollen einen in der deutschen Strahlenschutzverordnung festgelegten Grenzwert teilweise um das Hundert- bis Tausendfache.
Weite Teile des Tiefseebodens sind mit metallhaltigen Knollen und Krusten bedeckt. Die kartoffelgroßen Manganknollen finden sich in allen Ozeanen, vor allem aber im Pazifik in 4.000 bis 6.000 Meter Wassertiefe. Sie bilden sich sehr langsam über mehrere Millionen Jahre hinweg und enthalten wertvolle Metalle wie Kupfer, Nickel, Kobalt oder Seltene Erden – Elemente also, die auch bei der Herstellung elektronischer Produkte wie Computer, Mobiltelefone, Batterien, Magnete, Motoren und andere High-Tech-Komponenten benötigt werden. In den letzten Jahren rückten daher verstärkt Manganknollen und Tiefseebergbau in den Fokus von Wirtschaft und Politik.
Besonders große Mengen von Manganknollen finden sich in den Tiefen der Clarion-Clipperton-Zone im Nordpazifik zwischen Mexiko und Hawaii. Eine Reihe von Staaten – darunter auch die Bundesrepublik Deutschland – hat dort Explorationslizenzen erworben, um zunächst Referenzdaten in den Lizenzgebieten zu erheben und darauf aufbauend die möglichen ökologischen Auswirkungen eines kommerziellen Abbaus von Manganknollen auf die Tiefsee zu ermitteln. Im Juli 2023 will die zuständige Internationale Meeresbodenbehörde (ISA) konkrete Regeln für die industrielle Förderung festlegen.
„Seit 2015 untersuchen wir im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekte der Joint Programming Initiative Ozeane ,MiningImpact‘ und ,MiningImpact2‘ in einem internationalen Konsortium von über 30 Partnerinstitutionen, welche Auswirkungen der Tiefseebergbau auf die Lebensräume und Ökosysteme der Sedimente und der Wassersäule im Pazifik haben würde“, erklärt Prof. Dr. Sabine Kasten, Projektleiterin der MiningImpact-Vorhaben am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Unsere neue Studie zur Radioaktivität von Manganknollen zeigt nun, dass sich neben den Folgen für die Meeresökosysteme auch potenzielle Gesundheitsgefahren für Menschen im Zusammenhang mit der Förderung und Verarbeitung von Manganknollen sowie der Nutzung der daraus gewonnenen Produkte ergeben können. Diese müssen bei den weiteren Planungen dringend berücksichtigt werden.“
Für die nun im Fachmagazin „Scientific Reports“ erschienene Studie haben die AWI-Forschenden Manganknollen untersucht, die im Zuge von zwei Expeditionen (2015 und 2019) des Forschungsschiffs SONNE in der Clarion-Clipperton-Zone gewonnen wurden. „Aus früheren Studien war bereits bekannt, dass die äußere Schicht der Manganknollen auch natürliche radioaktive Stoffe wie Thorium-230 und Radium-226 enthält, die sie über lange Zeiträume aus dem Meerwasser anreichern. Allerdings wurden diese Werte bisher noch nicht im Kontext der Strahlenschutzgesetzgebung betrachtet“, sagt Studienerstautorin und Biogeochemikerin Dr. Jessica Volz. „Unsere Studie zeigt nun, dass die äußere Schicht der extrem langsam wachsenden Knollen für bestimmte Alphastrahler Werte des Hundert- bis Tausendfachen einiger Grenzwerte erreichen kann, die im Rahmen von Strahlenschutzregelungen gesetzt sind“. Für Radium-226 etwa konnte das AWI-Team Aktivitäten von oftmals über 5 Becquerel pro Gramm auf der Außenseite der Manganknollen nachweisen. Zum Vergleich: Die deutsche Strahlenschutzverordnung sieht für eine uneingeschränkte Freigabe Höchstwerte von lediglich 0,01 Becquerel pro Gramm vor. Und selbst beim Umgang mit Altlasten aus dem Uranerzbergbau muss je nach Situation bereits oberhalb von gemessenen Höchstwerten von 0,2 beziehungsweise 1 Becquerel pro Gramm eine genaue Gefährdungsprüfung erfolgen.
„Obwohl wir aus früheren Studien wussten, dass wir in den Knollen mit einer beträchtlichen Radioaktivität rechnen müssen, hat uns die tatsächlich gemessene Höhe doch überrascht“, erklärt AWI-Forscher und Studien-Coautor Dr. Walter Geibert. „Besonders die hohe Bildungsrate des radioaktiven Edelgases Radon war ein neuer Befund. Damit kann der ungeschützte Umgang mit Manganknollen ein Gesundheitsrisiko darstellen. Und das nicht nur beim Einatmen der bei ihrer Verarbeitung entstehenden Stäube, sondern auch durch die hohen Radon-Konzentrationen, die sich beim Lagern in schlecht belüfteten Räumen bilden. Auch in den angestrebten Produkten aus Manganknollen dürften sich einige radioaktive Stoffe anreichern, so zum Beispiel Actinium-227 in den Seltenen Erden.“
Ob alle Manganknollen verschiedener Tiefseeregionen solche Werte erreichen und wie auf Basis dieser neuen Erkenntnisse die ökologischen, ökonomischen und sozialen Risiken von Tiefseebergbau und der Verwertung von Manganknollen einzuschätzen sind, wollen die Forschenden in Folgestudien herausfinden.
Die Studie wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF Grant 535 03F0812F) im Rahmen des JPI-Oceans-Projekts „MiningImpact2 – Environmental impacts and risks of deep-sea mining”.
Die Vorhaben MiningImpact und MiningImact2 wurden vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel koordiniert. Die oben beschriebene Studie ist im Rahmen des Projektteils am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven entstanden.
Weitere Informationen zum Projekt MiningImpact2 finden Sie hier: https://jpi-oceans.eu/en/miningimpact-2
Diese Pressemitteilung findet ihr beim Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.
Die Originalpublikation „Alpha radiation from polymetallic nodules and potential health risks from deep-sea mining“ findet ihr bei scientific reports.
Obwohl für einen Wandel hin zu E-Mobilität und grünen Technologien keine Metalle aus der Tiefsee notwenig, und auch die Folgen von Tiefseebergbau noch nicht abzusehen sind, treibt die Lobby kommerzielle Abbauprojekte weiter voran. Deutschland hat Ende 2022 erstmals eine „precautionary pause“ beim Tiefseebergbau gefordert.
Erste schwimmende Messstation vor Rügen sorgt für besseren Meeresnaturschutz
© NilsMargott / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Pressemitteilung, 24.04.2023, BMUV
Bundesumweltministerin Steffi Lemke und BfN-Präsidentin Sabine Riewenherm haben heute bei Rügen die erste schwimmende „Datentonne“ in der Ostsee in Betrieb genommen. Begleitet wurden sie von Sebastian Unger, vom Meeresbeauftragten der Bundesregierung. Die auf der Wasseroberfläche schwimmende Messstation soll künftig wichtige Informationen für das Management der Meeresschutzgebiete in der Ostsee liefern. Die Datentonne zeichnet hydrologische und meteorologische Daten auf und dokumentiert das Vorkommen von Schweinswalen und Fledermäusen sowie die Befahrung des Schutzgebietes. Damit stellt die Datentonne umfassende Umweltbasisdaten für das biologische und ozeanografische Monitoring als Grundlage für das Gebietsmanagement bereit. Einsatzort der ersten Datentonne ist das Naturschutzgebiet Pommersche Bucht-Rönnebank östlich der Ostseeinsel Rügen. Weitere Tonnen werden in der nächsten Zeit in allen Meeresschutzgebieten des BfN ausgebracht. Die Datentonne wurde im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz (BfN) entwickelt und gebaut.
Bundesumweltministerin Steffi Lemke: „Die Meere sind stark übernutzt und zudem belastet durch die Klima- und die Verschmutzungskrise. Viele heimische Arten drohen, auszusterben. Gleichzeitig sind gesunde Meere als Lebens- und Nahrungsgrundlage für Millionen von Menschen, als Ort der Erholung und für den Kampf gegen die Klimakrise unerlässlich. Deshalb räumen wir dem Meeresschutz höchste Priorität ein. Wir müssen es schaffen, den Schutz der Meere und die natur- und umweltverträgliche Nutzung miteinander in Einklang zu bringen. Dafür brauchen wir auch eine gute wissenschaftliche Grundlage und gute Daten, die die Datentonne uns liefern wird.“
BfN-Präsidentin Sabine Riewenherm: „Meeresschutz ist Klimaschutz ist Naturschutz. Für einen guten Meeresschutz brauchen wir verlässliche Daten. Diese sind in den Schutzgebieten an Land leichter zu gewinnen als im Meer. Die neue Datentonne bringt uns einen entscheidenden Schritt weiter: Sie liefert in Echtzeit und ohne Unterbrechung Informationen, die für das BfN als zuständige Schutzgebietsverwaltung unerlässlich sind. Die gesammelten Daten fließen letztlich in Entscheidungsgrundlagen ein, welche Maßnahmen notwendig sind, um konkret dieses Gebiet dauerhaft zu sichern.“
Bei der offiziellen Inbetriebnahme der Datentonne auf dem Schiff „Fortuna Kingfisher“ informierten sich Bundesumweltministerin Steffi Lemke, BfN-Präsidentin Sabine Riewenherm und Sebastian Unger, Meeresbeauftragter der Bundesregierung, unter anderem über die AWZ-Schutzgebietsverwaltung durch das Bundesamt für Naturschutz. Die etwa vier Meter hohe und 900 Kilogramm schwere Messstation wird künftig an der Meeresoberfläche schwimmen und von drei Ankersteinen von je zwei Tonnen befestigt, die am Meeresboden befestigt sind.
Die Datentonnen werden Schritt für Schritt in alle Meeresschutzgebiete des BfN ausgebracht, womit eine Vorgabe aus den Gebietsmanagement-Plänen umgesetzt wird, die seit 2022 in Kraft sind. Die Messinstrumente sind an 365 Tagen im Jahr in Betrieb; alle 90 Tage ist eine Wartung durch Mitarbeiter*innen des BfN vorgesehen. Ein Teil der Daten kann in Echtzeit mittels Satelliten- oder GSM-Verbindung abgerufen werden, die übrigen Daten werden aufgezeichnet und jeweils im Zuge der Wartungsarbeiten abgerufen.
Meeresbeauftragter Sebastian Unger: „Meeresschutzgebiete sind eines der wichtigsten Instrumente zum Schutz der Meere. Bis zum Jahr 2030 sollen 30 Prozent der Weltmeere unter Schutz stehen, um ausreichend Ruhe- und Rückzugsräume für bedrohte Meeresnatur zu schaffen. In Deutschland kommt es jetzt darauf an, das Management in den bereits vorhandenen Schutzgebiete zu stärken. Die neuen Messstationen werden dafür notwendige Umweltdaten liefern.“
Hintergrund
Meeresschutzgebiete
Mit Inkrafttreten der europäischen Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-Richtlinie) zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen verpflichteten sich die Mitgliedsstaaten der EU bereits 1992, ein zusammenhängendes Netz von Schutzgebieten zu schaffen. Die FFH-Gebiete bilden zusammen mit den Europäischen Vogelschutzgebieten das Schutzgebietssystem Natura 2000. Ziel dieses Netzes ist der Erhalt und die Wiederherstellung der biologischen Vielfalt an Land und im Meer. Die zehn Natura 2000-Gebiete in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) von Nord- und Ostsee sind als 6 Naturschutzgebiete (NSG) seit dem 22. September 2017 unter Schutz gestellt.
NSG Pommersche Bucht
Das 2.092 Quadratkilometer umfassende NSG Pommersche Bucht – Rönnebank liegt rund 20 Kilometer östlich der Insel Rügen. Es reicht von den Riffen des Adlergrunds und der Rönnebank im Norden und Nordwesten bis zur seewärtigen Grenze des deutschen Küstenmeeres und schließt dort die Oderbank als größte Sandbank der deutschen Ostsee mit ein. Der Nahrungsreichtum dieses großen Schutzgebiets und die Eisfreiheit auch in kalten Wintern zieht jedes Jahr bis zu einer halben Million Meeresenten an, die hier rasten und sich Fettreserven für die anstrengenden Zugzeiten anfressen. In einmaliger Weise lässt sich hier das Zusammenspiel im Nahrungsnetz der Ostsee erkennen. Das NSG Pommersche Bucht sichert zahlreichen bedrohten Arten, von den kleinsten Bodenlebewesen über Wanderfische wie dem Baltischen Stör bis zu gefährdeten Seevogelarten, zum Beispiel Eisenten, und Meeressäugetieren wie dem Schweinswal wichtige Nahrungs-, Rast-, Fortpflanzungs- und Aufzuchtgebiete.
Komplexgebiet
Das NSG Pommersche Bucht – Rönnebank stellt ein Komplexgebiet dar, in dem verschiedene Schutzregime aneinander angrenzen oder sich räumlich überlagern. Es vereint damit die europäischen Natura 2000-Gebiete, die nach Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (FFH-RL) und Vogelschutzrichtlinie (VRL) geschützt werden. Die einzelnen Teile, die einem FFH- oder Vogelschutzgebiet entsprechen, werden in der Schutzgebietsverordnung des Komplexgebietes als Bereiche bezeichnet.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim BMUV.
Mit der Datentonne soll auch das Vorkommen der vom Aussterben bedrohten Schweinswale in der zentralen Ostsee (östlich vor Rügen) dokumentiert werden, deren Population nur noch aus etwa 500 Tieren besteht.
Auch die Grundschleppnetzfischerei stellt eine große Gefahr für Schweinswale dar. Greenpeace hat 2020 mit einer besonderen Aktion vor Rügen darauf aufmerksam gemacht.
