Klima
Meeresschutz ist Klimaschutz.
Antarktisches Eis schwindet weiter
© Anna Mandel / Meeresfibel
Das antarktische Eis scheint schneller zu schwinden als bisher angenommen. Forscher der Ice Sheet Mass Balance Inter-comparison Excercise (IMBIE) haben nun mithilfe von Satellitenbildern herausgefunden, dass die Antarktis in den letzten 25 Jahren im Durchschnitt 3.800 Tonnen Eismasse pro Sekunde verloren hat. Vor allem in der Westantarktis schwindet das Eis rasant. Allerdings kann nicht eindeutig gesagt werden, welche Entwicklung der Antarktische Eisschild nehmen wird. Denn dafür sind die Auswirkungen der Ozeanströme, der Lufttemperaturen und des Schneefalls auf die Antarktis noch unbekannt. Gleichzeitig ist die Entwicklung der Antarktis entscheidend für den Meeresspiegelanstieg. Würde das gefrorene Wasser vollständig abschmelzen, stiege der Meeresspiegel um 60 Meter.
Den Artikel Sie schmilzt von Alina Schadwinkel vom 13.06.2018 findet ihr bei Zeit Online.
UPDATE: Eine im Juni 2019 erschienene Studie bestätigt die Befürchtungen und beschreibt, dass zwei Gletscher der Westantarktis bereits jetzt instabil sind.
UPDATE: Die Antarktis spielt womöglich nicht nur eine große Rolle, um abzuschätzen, wie stark der Meeresspiegel ansteigen wird. Eine Studie belegt, dass der Zirkumpolarstrom künftig zunehmen und so den Klimawandel verstärken könnte.
Gigantisches submarines Kaltwasserkorallen-Gebirge
© Wolf Wichmann
Pressemitteilung, 04.03.2018, MARUM
Internationales Forscherteam untersucht Korallenriffe vor Mauretanien
Auf einer Länge von etwa 400 Kilometern erstreckt sich am Meeresboden vor der Küste Mauretaniens die weltweit größte zusammenhängende Kaltwasserkorallenstruktur. Dr. Claudia Wienberg vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen und ihre Kolleginnen und Kollegen haben untersucht, wie sich die Kaltwasserkorallen vor Mauretanien in den vergangenen 120.000 Jahren entwickelten. Ihre Ergebnisse haben sie in der Zeitschrift Quaternary Science Reviews veröffentlicht.
Anders als tropische Korallen, die in flachen, lichtdurchfluteten Gewässern leben, findet man Kaltwasserkorallen in Wassertiefen von mehreren hundert bis tausend Metern. Mehr als die Hälfte der bekannten, heute lebenden Korallenarten existieren in völliger Dunkelheit in der Tiefsee. Auch sie sind geschäftige Ingenieure, die beeindruckende Korallenriffe aufbauen. Maßgeblich an der Riffbildung beteiligt ist die Kaltwasserkorallenart Lophelia pertusa. Sie gehört zu den Steinkorallen und bildet stark verzweigte, buschartige Kolonien. Wo viele solcher Kolonien nebeneinander existieren, bilden sich riffartige Strukturen, die neuen Lebensraum bieten für verschiedene andere Tierarten wie Weichkorallen, Fische, Krebse und Schwämme. Eine Kaltwasserkoralle sitzt ihr Leben lang fest verbunden auf dem Substrat, auf dem die Larve einst siedelte. Kaltwasserkorallen wachsen bevorzugt auf ihresgleichen und lassen so über Zeiträume von Jahrtausenden bis Jahrmillionen riesige Strukturen am Meeresboden entstehen.
Alpen vor Mauretanien
Die weltweit größte zusammenhängende Kaltwasserkorallenstruktur mit einer Länge von etwa 400 Kilometern existiert entlang der Mauretanischen Küste. Hier erreichen die Korallenhügel Höhen von 100 Metern. „Die Größe der Hügel und die Länge dieser Strukturen ist wirklich speziell. Im Grunde genommen könnte man hier tatsächlich von einem Kaltwasserkorallen-Gebirge unter Wasser sprechen“, sagt Dr. Claudia Wienberg vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen. „Vor Mauretanien sind die einzelnen Kaltwasserkorallen-Hügel vermutlich über die Zeit zusammengewachsen. So etwas gibt es nirgendwo sonst in den Weltmeeren.“ Wienberg war Teil eines internationalen Teams von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, das an Bord des Forschungsschiffs MARIA S. MERIAN dieses Gebiet intensiv beprobte, um mehr über die Entwicklung der Kaltwasserkorallen zu erfahren. In einer Studie, die im Wissenschaftsjournal Quaternary Science Reviews veröffentlicht wurde, stellen sie und ihre Kolleginnen und Kollegen nun die Ergebnisse vor.
Sauerstoffmangel versetzte Korallen in Ruhezustand
Prof. Dr. Norbert Frank und sein Team von der Universität Heidelberg analysierten Korallenfragmente von der Oberfläche und aus verschiedenen Tiefen des Meeresbodens und bestimmten deren Alter. Mit diesen und weiteren Untersuchungen konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nachzeichnen, wie sich die Kaltwasserkorallen vor Mauretanien in den vergangenen 120.000 Jahren entwickelten. So gab es in der Vergangenheit immer wieder Phasen, in denen die Wachstumsraten Spitzenwerte von 16 Metern pro 1000 Jahre erreichten. So schnell wächst nicht einmal das derzeit größte Kaltwasserkorallen-Riff vor Norwegen. Vor fast 11.000 Jahren stagnierte das Wachstum der Mauretanischen Korallenhügel. Zu dieser Zeit sind die Korallen wahrscheinlich gänzlich von den Hügeln verschwunden. Erst heute tauchen dort wieder vereinzelt lebende Kaltwasserkorallen auf. Das Wachstum der Korallen hängt von verschiedenen Umweltbedingungen ab, wie Wassertemperatur, Sauerstoffgehalt, dem Nahrungsangebot und den vorherrschenden Strömungen, die Nahrung zu den unbeweglichen Kaltwasserkorallen transportieren. Von allen Einflüssen machten die Forschenden den niedrigen Sauerstoffgehalt von etwa 1 Milliliter Sauerstoff pro Liter Wasser als kritischen Faktor aus. „Das ist extrem wenig. Ursprünglich wurde angenommen, dass bei 2,7 Milliliter pro Liter die unterste Grenze für Kaltwasserkorallen liegt, bei der sie zwar überleben, aber keine Riffe mehr bauen können“, so Wienberg. „Die vereinzelten Kaltwasserkorallen auf den Hügeln zeigen zwar, dass sie zumindest zeitweise sehr geringe Sauerstoffgehalte überleben können, aber gut geht es ihnen nicht.“
Die Ergebnisse zeigen, dass die Hochphasen der Kaltwasserkorallen, in denen die Hügel in die Höhe wuchsen, mit Zeiten zusammenfallen, in denen mit Sauerstoff angereicherte Wassermassen aus dem Norden in das Gebiet strömten. Waren die Kaltwasserkorallen in der Vergangenheit wie auch heute von sauerstoffarmen Wassermassen aus dem Süden umströmt, so wuchsen die Hügel nicht oder nur sehr langsam. Je nach vorherrschendem Klima verschob sich die Front zwischen diesen Wassermassen von Nord nach Süd und umgekehrt, und die Korallen wurden von sauerstoffreichem, dann wieder von sauerstoffarmem Wasser umströmt.
Wienbergs Theorie zufolge fanden die Kaltwasserkorallen bei extrem niedrigen Sauerstoffgehalten in kleineren Schluchten zwischen den großen Hügelstrukturen Zuflucht. In diesen Canyons finden sich heutzutage auch weit mehr Kaltwasserkorallen als auf den Hügeln. Die schwimmenden Korallenlarven sind über eine gewisse Strecke mobil, bevor sie sich endgültig niederlassen. So könnten Migrationsbewegungen von den Hügeln in die Canyons und – unter dem Einfluss der nördlichen Wassermassen – wieder zurück stattgefunden haben.
„Laut wissenschaftlicher Prognosen werden sich die Zonen mit geringem Sauerstoffgehalt in den Weltmeeren weiter ausdehnen“, so Wienberg. „Auch wenn Kaltwasserkorallen eine hohe Toleranz zeigen, so ist dies doch ein entscheidender Stressfaktor für diese Ökosysteme der Tiefsee. Hinzu kommen die durch den Klimawandel erhöhten Wassertemperaturen sowie die zunehmende Ozeanversauerung.“
Diese Pressemittelung findet ihr beim MARUM.
Weitere Informationen zu Korallenriffen und die Auswirkungen der Klimakrise auf das Great Barrier Reef, findet ihr in unserem Forschungs- und Klimablog.
Ozeanversauerung – die Grenzen der Anpassung
© Kai Lohbeck / GEOMAR
Pressemitteilung, 11.07.2016, GEOMAR
Weltweit längstes Labor-Experiment mit der Kalkalge Emiliania huxleyi zeigt, dass evolutionäre Anpassung an Versauerung nur eingeschränkt möglich ist
Die wichtigste einzellige Kalkalge der Weltmeere, Emiliania huxleyi, ist grundsätzlich in der Lage, sich durch Evolution an Ozeanversauerung anzupassen. Das bisher längste Evolutionsexperiment mit diesem Organismus zeigt jedoch, dass das Anpassungspotenzial nicht so groß ist, wie ursprünglich angenommen. So konnte sich die Wachstumsrate unter erhöhten Kohlendioxid-Konzentrationen auch nach vier Jahren nicht weiter nennenswert verbessern. Die Kalkbildung war sogar geringer als bei heutigen Zellen von Emiliania huxleyi. Die Studie zeigt, dass die evolutiven Effekte im Phytoplankton komplexer sind, als bisher angenommen.
In einem bislang einmaligen Evolutionsexperiment demonstrierten Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und des Thünen-Instituts für Seefischerei, dass sich die wichtigste einzellige Kalkalge der Weltozeane, Emiliania huxleyi, nur begrenzt per Evolution an Ozeanversauerung anpassen kann. Dass die Anpassung per Evolution möglich ist, hatten GEOMAR-Wissenschaftler bereits 2012 bewiesen. Jetzt, vier Jahre nach Start des Experiments, hat sich die Anpassung in den Wachstumsraten der Kalkalge nur wenig verbessert. „Das Anpassungspotential von Emiliania huxleyi ist doch geringer als ursprünglich vermutet. Auch nach vier Jahren Evolution kann die Kalkalge die Beeinträchtigungen des Wachstums durch Versauerung nicht komplett kompensieren“, erklärt Dr. Lothar Schlüter, Erstautor der Studie und ehemaliger Doktorand am GEOMAR. Ihre Ergebnisse, die im Rahmen des Exzellenzclusters „The Future Ocean“ und des deutschen Forschungsverbunds BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) gewonnen wurden, stellen die Forscher jetzt im Fachmagazin Science Advances vor.
Basis der Untersuchung war eine einzelne Zelle der Kalkalge aus dem Raunefjord in Norwegen. Da sich Emiliania huxleyi im Labor etwa einmal am Tag durch Teilung vermehrt, konnten aus dem Isolat zahlreiche genetisch zunächst identische Kulturen gewonnen werden. Für die Studie wurden jeweils fünf Kulturen unter konstanter Temperatur und drei unterschiedlichen Konzentrationen an Kohlendioxid (CO2) gehalten: Einem Kontrollwert mit heutigen Verhältnissen, den Bedingungen, die nach den kritischsten Berechnungen des Weltklimarats gegen Ende dieses Jahrhunderts erreicht werden könnten, und dem höchstmöglichen Grad an Versauerung.
Nach vier Jahren, beziehungsweise 2100 Algen-Generationen später, stellten die Wissenschaftler fest: Die Zellen angepasster Populationen teilten sich zwar deutlich schneller als die nicht-angepassten, wenn beide der Ozeanversauerung ausgesetzt waren. Aber ihre Fitness verbesserte sich nur unwesentlich. Nach einem Jahr trat zunächst eine leichte Steigerung der Wachstumsraten relativ zu den Kontrollkulturen ein, später jedoch kaum noch – was im Gegensatz zu vielen anderen Evolutionsexperimenten steht. „Offenbar hat die Anpassung Grenzen, und die Beeinträchtigung der Wachstumsrate kann durch Evolution nicht komplett kompensiert werden“, so Schlüter.
Einzellige Kalkalgen wie Emiliania huxleyi binden in ihren Kalkplättchen (Coccolithen) Kohlenstoff. Diese Kalkplättchen spielen als Ballast eine wichtige Rolle für den Kohlenstofftransport in den tiefen Ozean – und somit für die Fähigkeit der Weltmeere, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen und die Folgen des Klimawandels abzumildern. „Drei Jahre nach Beginn des Experiments war die Produktion an Kalkplättchen in den an höhere CO2-Konzentrationen angepassten Kulturen geringer als bei nicht-angepassten“, berichtet Prof. Thorsten Reusch, Leiter der Marinen Ökologie und Koordinator der Studie. „Uns überraschte, dass dieser Effekt nicht gleich zu Beginn des Experiments eintrat – denn wenn die Ozeanversauerung die biologische Kalkbildung behindert, müsste diese direkt reduziert werden.“ Entgegen der 2012 publizierten Ergebnisse über die Beobachtungen im ersten Jahr des Experiments konstatieren die Forscher jetzt, dass Evolution die negativen Effekte auf die Kalkbildung der einzelnen Mikroalgen verstärkt.
Die langfristig an Ozeanversauerung angepassten Kulturen hatten ihre Fähigkeit zur Bildung von Kalkplättchen jedoch nicht grundsätzlich reduziert. Wenn diese wieder heutigen CO2-Konzentrationen ausgesetzt wurden, war die Produktion wieder genauso hoch wie bei heutigen Kalkalgen. „Die Algen reduzieren die Kalzifizierung nur dann, wenn diese für sie aufwändiger ist – nämlich unter Ozeanversauerung“, betont Prof. Reusch. Zurzeit laufen weitere Untersuchungen, um die zellbiologischen Mechanismen zu verstehen, durch die ihre Kalkbildung reguliert wird. „Die evolutionäre Antwort von Phytoplankton-Organismen ist bei weitem komplexer als ursprünglich angenommen. Laborexperimente mit einzelnen Arten helfen uns, sie besser nachzuvollziehen. Nur mit diesem Wissen können wir abzuschätzen, wie der globale Wandel den Kohlenstoffkreislauf in Zukunft ändern wird.“
Diese Pressemitteilung findet ihr bei GEOMAR.
Neuste Entdeckungen zur Anpassung von Kalkalgen an die Ozeanversauerung findet ihr in unserem Beitrag „Was „Geisterfossilien” über vergangene Klimafolgen verraten“.
Neuer Anlauf für Meeresschutz um Antarktis
© 66 North / Unsplash
Pressemitteilung, 17.07.2014, WWF
Neuer Bericht fordert umfassenden Schutz des Weddell-Meeres
Um die Antarktis soll ein Netzwerk von Meeresschutzgebieten entstehen. Vor diesem Hintergrund hat die Antarctic Ocean Alliance (AOA) heute ihren neuen Bericht „Vermächtnis des Südlichen Ozeans: Eine Vision für den Schutz des Weddell-Meeres“ (Antarctic Ocean Legacy: Towards Protection of the Weddell Sea Region) veröffentlicht. Dieser Bericht soll einen wichtigen Beitrag leisten zu den aktuellen wissenschaftlichen und politischen Bemühungen, eines der letzten weitgehend intakten Ökosysteme der Erde – das Weddell-Meer südlich des Atlantischen Ozeans – effektiv zu schützen. Derzeit erarbeiten Deutschland und Russland gemeinsam einen Vorschlag für ein Meeresschutzgebiet in dieser Region. Der Bericht ist ein Teil des Vorschlags der AOA zur Schaffung von Meeresschutzgebieten (MSG) und Fangverbotszonen in 19 Regionen rund um die Antarktis.
„Deutschland hat die ökologische Bedeutung des Weddell-Meeres erkannt und führt gemeinsam mit Russland den Prozess an, der den Schutz dieser überaus wichtigen Region zum Ziel hat. Die AOA unterstützt diese Zusammenarbeit und begrüßt die Zusage Russlands für die Schaffung von Meeresschutzgebieten“, sagt Onno Groß von der Meeresschutzorganisation DEEPWAVE.
Durch Schutzmaßnahmen für die im neuen AOA-Bericht besonders hervorgehobenen Regionen und durch Beachtung des Vorsorgeprinzips kann die Kommission für die Erhaltung der lebenden Meeresschätze der Antarktis (Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources – CCAMLR) Bereiche schützen, die insgesamt ein breites, repräsentatives Spektrum an Arten, Lebensräumen und Ökosystemen im Weddell-Meer umfassen – von der oberen Zone der Wassersäule bis zum Meeresboden –, darunter wichtige Biodiversitäts-Hotspots.
„Große, vollständig geschützte Fangverbotszonen sind ein unerlässliches Mittel zur Wahrung der unglaublichen Biodiversität des Weddell-Meeres“, betont Andrea Kavanagh, die für The Pew Charitable Trusts die Kampagnenarbeit für Fangverbotszonen koordiniert. „Die Mitgliedsstaaten der Kommission haben die Aufgabe, umfassende Schutzmaßnahmen für die Gewässer rund um die Antarktis zu erlassen, aber bis heute ist es ihnen trotz mehrjähriger Verhandlungen und Diskussionen nicht gelungen, Schutzzonen für das Ross-Meer und die Ostantarktis auszuweisen. Wir begrüßen die Zusammenarbeit Deutschlands und Russlands am Vorschlag zum Weddell-Meer und hoffen, dass hierdurch für die Sitzung der Kommission kommenden Oktober ein Ende des bislang herrschenden Stillstands signalisiert wird.“
Das eisbedeckte, wilde und abgelegene Weddell-Meer ist für Menschen oft unzugänglich. In den letzten Jahrzehnten hat sich jedoch mit zunehmender Forschungstätigkeit das vielseitige Bild eines äußerst lebendigen marinen Ökosystems herausgebildet, das von Strömungen, Formationen am Meeresgrund und Eis gezeichnet wird.
„Die Einrichtung eines Netzwerks von Schutzgebieten im Weddell-Meer kann dazu beitragen, dass die Krill-Bestände und Tiere der oberen trophischen Ebene wie Wale, Robben und Kaiserpinguine weiter gedeihen. Zudem dient ein solcher Schutz der Steigerung der Widerstandsfähigkeit dieser Region gegen die Versauerung des Ozeans, den Klimawandel und steigende Fischereiinteressen“, so Tim Packeiser, Meeresschutzexperte beim WWF.
Der Bericht macht deutlich, dass das Weddell-Meer besonders anfällig ist für Schäden, die durch den Klimawandel und die Versauerung des Ozeans verursacht werden, und führt Beispiele für Veränderungen an, die schon heute zu beobachten sind, darunter ein scharfer Kontrast zwischen dem westlichen und dem östlichen Sektor. Im neben der westlichen Antarktischen Halbinsel gelegenen westlichen Sektor, der zu den sich am schnellsten erwärmenden Regionen der Erde zählt, geht die Erwärmung mit einem Rückgang des Meereises einher. Im östlichen Sektor dagegen nimmt das Meereis seit Jahrzehnten zu und trägt entscheidend zur allgemeinen Steigerung der Ausdehnung des Meereises im Südlichen Ozean bei.
„Die Schaffung neuer MSG in wichtigen Ökosystemen wie dem Weddell-Meer ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg hin zu einer Steigerung der Widerstandsfähigkeit des Südlichen Ozeans, der der Antarktis angesichts des drohenden Klimawandels wesentliche Unterstützung bieten kann“, so Fabian Ritter von Whale and Dolphin Conservation (WDC).
Die AOA ruft alle Staaten, die der Kommission für die Erhaltung der lebenden Meeresschätze der Antarktis (CCAMLR) angehören, dringend dazu auf, 2014 weiträumige, dauerhafte und durch ökologische Vielfalt gekennzeichnete MSG in der Ostantarktis und dem Ross-Meer zu schaffen. Daneben appelliert die AOA an Russland und Deutschland, einen fundierten Vorschlag für Meeresschutzgebiete im Weddell-Meer im Jahr 2015 vorzulegen. Dies sind unerlässliche, visionäre Schritte zur rechten Zeit auf dem Weg hin zur Schaffung eines Netzwerks von MSG und Fangverbotszonen im Südlichen Ozean, die den bis heute gemachten Zusagen der CCAMLR entsprechen.
„Die AOA hofft, dass das Engagement Russlands für den Schutz des Weddell-Meers bedeutet, dass Russland auch hinsichtlich der Vorschläge zur Ostantarktis und dem Ross-Meer eine Führungsrolle übernehmen wird“, so Onno Groß weiter.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim WWF.
Vollständig geschützte Fangverbotszonen sind Gebiete, die von jeglicher extraktiver Nutzung ausgenommen sind, so auch von jeglicher Fischerei. Vollständig geschützte Fangverbotszonen bieten den größtmöglichen Schutz für alle Bestandteile des Meeresökosystems.
Meeresschutzgebiete (MSG) sind Gebiete, in denen bestimmte Aktivitäten nur begrenzt gestattet oder vollständig untersagt sind, um festgelegte Ziele im Bereich Umweltschutz, Schutz von Lebensräumen bzw. Fischereimanagement zu erreichen.
Ozeanversauerung: Schwer zu verdauen
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Forscher:innen aus Schweden und Deutschland haben anhand der Larven des Grünen Seeigels (Strongylocentrotus droebachiensis) gezeigt, dass marine Lebewesen Nahrung in saurerem Wasser schlechter verdauen können. Mithilfe neuer Testverfahren, die es ermöglichten, die Verdauung und die Verdauungsenzyme mariner Lebewesen zu untersuchen, belegte die Gruppe, dass ein niedriger pH-Wert einen hohen Energieaufwand zur Folge hat, weshalb sich die Verdauung verlangsamt.
In den Verdauungsorganen besteht nämlich – anders als bei Säugetieren – ein hoher pH-Wert. Das Milieu in den Verdauungsorganen muss folglich basisch sein, damit die Verdauung gut funktioniert. Daher wird der pH-Wert in den Organen aktiv auf einem gleichbleibenden hohen pH-Wert gehalten. Sinkt der pH-Wert im Meer, muss viel Energie aufgewendet werden, um die immer größer werdende Differenz zwischen dem pH-Wert des Verdauungstrakts und dem des Wassers aufrecht zu erhalten. Die Forscher:innen belegten, dass sich mehr pH-Wert regulierende Enzyme an der Darmwand befanden, wenn der pH-Wert des Wassers niedrig war. Wegen der gesunkenen Effektivität des Verdauungsprozesses benötigten Seeigel-Larven mehr Nahrung, um ihren Energiebedarf zu decken.
Gelangt immer mehr CO2 in die Atmosphäre, nehmen die Ozeane ihre Pufferwirkung wahr und lösen CO2. Dadurch sinkt der pH-Wert der Meere. Erwärmt sich jedoch die Erde und fischen wir auch in Zukunft so rigoros und ohne Rücksicht auf die marine Tierwelt, wird auch die Biodiversität sinken. Dadurch fänden die Seeigel noch weniger Nahrung als bisher, obwohl sie aufgrund der Ineffizienz ihres Verdauungssystems eigentlich mehr Nahrung bräuchten. Folgen könnten ein gehemmtes Wachstum, Unfruchtbarkeit oder das Sterben von Larven und adulten Tieren sein. Anhand dieses Beispiels erkennt man wieder einmal, wie sehr die Ozeane unter der Masse der menschengemachten Stressoren leiden, weil jedes einzelne Problem andere Probleme weiter verschärft.
Den Artikel Ozeanversauerung: Schwer zu verdauen vom 15.11.2013 findet ihr auf der Seite des GEOMARs.
Mehr Informationen zur Ozeanversauerung findet ihr in unserem Factsheet.
Hafenkooperation statt Flussvertiefungen!
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Verschiedene Umweltverbände stellen sich gegen geplante Flussvertiefungen und Veränderungen an Häfen, da diese nicht notwendig wären, wenn die norddeutschen Hafenstädte kooperieren würden und ein tiefgangabhängiges Logistikkonzept ausgearbeitet würde, wodurch die Standorte nicht um die selben Schiffe konkurrieren müssten. Eine Kooperation zwischen Hamburg, Bremen und Niedersachsen würde folglich sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile mit sich bringen. Flussvertiefungen, wie zum Beispiel die bereits erfolgten acht Elbvertiefungen, führen das Risiko mit sich, dass Flüsse in Dürresommern austrocknen oder sehr wenig Wasser führen. Dabei werden Dürresommer aufgrund der Erderwärmung immer wahrscheinlicher, weshalb eine Elbvertiefungen gerade jetzt die falsche Maßnahme ist.
Den Artikel Hafenkooperation statt Flussvertiefungen! vom 08.04.2013 findet ihr auf der Seite des WWF.
Mehr zum Thema findet ihr in der Pressemitteilung Weltwassertag: NABU fordert Gewässerpolitik von der Quelle bis zum Meer des NABU.
UPDATE: 2019 wurde unter Bundesverkehrsminister Scheuer trotz großen Widerstands vonseiten verschiedener Umweltverbände mit der 9. Elbvertiefung begonnen.
Meeresspiegelanstieg bedroht New York City
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Wissenschaftler:innen aus den USA legen nahe, dass New York spätestens 2100 stark von Überschwemmungen betroffen sein wird, die die gesamte Innenstadt überfluten werden. Indem sie zehn aktuelle Klimamodelle auswerteten, stellten sie fest, dass der Meeresspiegel an der Ostküste der USA besonders schnell ansteigt und bis zu 21 Zentimeter über dem globalen Durchschnitt liegen könnte. Außerdem könnte sich das Tempo des Meeresspiegelanstiegs bis 2100 im Vergleich zu heute verdoppeln. Die Ursache für den schnellen Anstieg sehen die Wissenschaftler:innen im Abschmelzen der Gletscher in Grönland und in der thermischen Ausdehnung des Wassers.
Diese Prognose ist fatal, da entlang der Ostseeküste der USA die größten Metropolen liegen, die sich zudem nur knapp über dem Meeresspiegel befinden. Schon ein Meeresspiegelanstieg um 45 Zentimeter wäre zum Beispiel fatal für New York City, das weniger als 40 Zentimeter über dem Meeresspiegel liegt.
Der Nordatlantik reagiert aufgrund der Nordatlantikzirkulation sehr sensibel auf klimatische Veränderungen. Indem Gletscher schmelzen, setzen sie sehr viel Süßwasser frei. Dies könnte diese natürliche thermohaline Zirkulation verlangsamen und weitere klimatische Veränderungen sowohl in Nordamerika als auch in Europa bewirken. Ein weiterer Strom, der durch die Erderwärmung beeinflusst wird und deshalb die Erderwärmung weiter befeuert, ist der Zirkumpolarstrom in der Antarktis. Diese zwei Strömungen sind Beispiele für Kipppunkte, die die Menschheit nicht überschreiten darf, wenn die Erderwärmung noch begrenzt werden soll.
Den Artikel Meeresspiegelanstieg bedroht New York City vom 17.03.2009 findet ihr bei SCINEXX.
Ein See flüssigen Kohlendioxids in 1300 Meter Tiefe
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Pressemitteilung, 01.09.2006, idw – Informationsdienst Wissenschaft
Japanisch-deutsches Meeresforscherteam entdeckt ungewöhnliches Ökosystem vor der Ostküste Taiwans:
Kohlendioxid ist ein Treibhausgas, dessen Konzentration in der Atmosphäre sich in den letzten Jahrzehnten signifikant erhöht hat und das für das weltweite Ansteigen der Temperaturen verantwortlich zu sein scheint. Unter Atmosphärendruck und Temperaturen um die 20° Celsius ist Kohlendioxid gasförmig. Erhöht man den Druck und senkt die Temperatur, verflüssigt sich das Gas bis es schließlich fest als Eis (CO2-Hydrat) vorliegt.
Hoher Druck und niedrige Temperaturen sorgen dann dafür, dass das Kohlendioxid nicht mehr als freies Gas in die Atmosphäre aufsteigen kann. Diese Eigenschaft erscheint in den Augen mancher Politiker und Wirtschaftsvertreter als die Lösung, um mit den steigenden Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre fertig zu werden. Es gibt daher Pläne, dieses Gas in den Tiefen der Ozeane zu versenken.
Jetzt hat ein internationales Forscherteam vor der Ostküste Taiwans in 1300 Metern Tiefe einen natürlichen See aus flüssigem Kohlendioxid entdeckt und darüber in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) berichtet. Mit dem japanischen Tauchboot Shinkai 6500 untersuchten die Wissenschaftler dieses exotische Habitat auf unbekannte Lebensformen. Kohlendioxid in flüssiger Form ist eine Chemikalie, die das Leben für Mikroorgansimen auf eine harte Probe stellt. Wegen seiner Eigenschaften als Lösemittel wird es auch in für die Trockenreinigung von Kleidung genutzt. Die Forscher um Dr. Fumio Inagaki von JAMSTEC (Japan Agency for Marine Earth Science and Technology) und seine Kollegen vom Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie fanden einen negativen Effekt auf die mikrobielle Biomasse bestätigt: in der Nähe der Grenzschicht zwischen Kohlendioxidsee und dem Umgebungswasser sank die mittlere Mikrobendichte um den Faktor 100 vom 1 Milliarde Zellen pro Milliliter auf 10 Millionen. Über die Auswirkungen von CO2-Ansammlungen auf größere Lebewesen ist bisher wenig bekannt, die Forscher bemerkten aber die Abwesenheit von Tieren auf dem Meeresboden über dem CO2 See. Dafür hatten sich dort mikrobielle Spezialisten angesiedelt, die diese Kohlenstoffquelle anzapfen konnten. Nicht nur autotrophe (CO2-fixierende) Mikroorganismen sondern auch Methanzehrer haben dort ihre Nische. Das Methan und das CO2 entstehen geothermisch in dem nahegelegenen Hydrothermalfeld. Die Gase bahnen sich dann ihren Weg bis kurz unter dem Meeresboden wo sie vermutlich im Kontakt mit dem kalten Meereswasser zu Eis werden, es bilden sich Gashydrate. Das Forscherteam sieht den Fund dieses extremen Habitats als Glücksfall an, denn jetzt können sie die Auswirkungen von flüssigem Kohlendioxid auf das Tiefseeökosystem genau studieren.
Max-Planck-Forscherin Antje Boetius ist begeistert “ Als Wissenschaftler denkt man immer, man hätte schon alles gesehen, und dann findet man durch Zufall dieses Wunder in der Tiefsee.“
Wie geht es weiter?
Die Forscher um Fumio Inagaki planen nun weitere Untersuchungen des CO2-Sees im Rahmen einer multidisziplinären Forschungsfahrt. Die Herausforderung wird dabei sein, die physikalischen, chemischen und biologischen Auswirkungen der CO2 Ansammlung in situ, d.h. direkt am Meeresboden zu untersuchen, da sich das Gas beim Bergen der Proben schnell verflüchtigt und das die chemische Zusammensetzung der Probe und auch die mikrobiellen Prozesse stark verändern könnte.
Diese Pressemitteilung findet ihr bei idw – Informationsdienst Wissenschaft.
Unsere Ozeane fungieren als große Kohlenstoffsenke, sie können große Mengen an CO2 aufnehmen und sind daher extrem wichtig für den globalen Klimahaushalt. Mehr darüber könnt ihr in unserem Klima- und Forschungsblog nachlesen.
Langsam, alt und außergewöhnlich: methanfressende Einzeller tief im Meeresboden
© Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. / Wikimedia Commons (CC-BY-SA-3.0)
Pressemitteilung, 22.02.2006, idw – Informationsdienst Wissenschaft
Urtümliche Einzeller tief im Meeresboden werden möglicherweise bis zu 2.000 Jahre alt. Geringe Nährstoffkonzentrationen, extrem niedriger Stoffwechsel und ungewöhnliche Stoffwechselwege machen es möglich. Ein deutsch-amerikanisches Team von Geochemikern und Mikrobiologen kam im Rahmen des Ozean Bohr Programms (ODP) jetzt mit Hilfe neuer Analysemethoden bislang nicht erforschten Archaeen auf die Spur und gewann Erkenntnisse über ihre Lebensweise und Rolle in der tiefen Biosphäre. Das Team unter Leitung des Geochemikers Prof. Kai-Uwe Hinrichs vom DFG-Forschungszentrum Ozeanränder (RCOM) in Bremen veröffentlichte seine Ergebnisse in der angesehenen Zeitschrift der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA (Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A.).
„Erst seit relativ kurzer Zeit ist bekannt, dass tief unter dem Meeresboden im Sediment ein uns völlig unbekanntes Ökosystem existiert – die so genannte tiefe Biosphäre. Die dort lebenden Bakterien und Archaeen machen etwa ein Zehntel der lebenden Biomasse auf der Erde aus. „Archaeen sind einzellige Lebewesen, die mit Bakterien etwa so eng verwandt sind, wie Bakterien mit uns. Sie bilden die dritte große Domäne des Lebens, neben Bakterien und Eukaryonten – zu letzteren zählen Pflanzen und Tiere“, erläutert Doktorand Julius Lipp vom RCOM. Er teilt sich die Erstautorenschaft der Studie mit Jennifer F. Biddle, Doktorandin an der Pennsylvania State University. „Wir kannten Archaeen bisher hauptsächlich von lebensfeindlichen Orten: heiße Quellen in der Tiefsee und an Land, extrem salzige Lösungen, Erdöllagerstätten und eben unter enormem Druck unter fast nährstofflosen Bedingungen tief im Meeresboden“, so Studienleiter Hinrichs. „Die Organismen dort unten scheinen wichtige, uns vertraute Prozesse auf völlig andere Art und Weise auszuführen, wie zum Beispiel den Umsatz von Methan.“
Gerade dieser Prozess ist höchst interessant: Tief im Meeresboden produzieren Archaeen riesige Mengen Methan. Einen großen Teil bauen andere Archaeen wieder zu Kohlendioxid ab. Da Kohlendioxid als Treibhausgas 25-mal weniger wirksamer ist, als Methan, dämpft dies ihren Einfluss auf das Klima. Die Wissenschaftler untersuchten gezielt Schichten, in denen die Archaeen unter sauerstofffreien Bedingungen Methan zu Kohlendioxid zersetzen.
„Bisher kannten wir solche anaeroben Methanoxidierer nur aus Gebieten, wo relativ viel Methan vorkommt. Doch die Methankonzentrationen in den teilweise 90 Meter tiefen Sedimentschichten sind vergleichsweise gering“, so Hinrichs. „Genetische Vergleiche zeigten, dass es sich um neue Arten von Methanoxidierern handelt. Außerdem ist der Stoffumsatz des Ökosystems so niedrig, dass sich die Zellen theoretisch nur alle 100 bis 2.000 Jahre teilen.“
Was die Wissenschaftler fanden, hat sie fasziniert. „Unsere Untersuchungen vor der peruanischen Küste deuten darauf hin, dass zwar ein Großteil der Energie für das Ökosystem aus dem Abbau von Methan zu Kohlendioxid stammt. Aber der Kohlenstoff, den die Archaeen in ihre körpereigenen Verbindungen einbauen, stammt aus fossilem, organischen Material und nicht aus Methan“, erläutert Hinrichs. „Das ist anders, als in bisher bekannten Systemen.“
Herausgefunden haben sie all dies mit einer neuen Kombination von Methoden, die Hinrichs zusammen mit seinem Kollegen von der Pennsylvania State University Prof. House und anderen ausgeklügelt hat. Über die Analyse der Kohlenstoffisotope 12C und 13C in den Zellen der Archaeen konnten sie feststellen, welche Substanz die Organismen eingebaut haben. Dazu kam ein spezieller genetischer Fingerabdruck, den die Gruppe von Prof. Andreas Teske von der University of North Carolina, Chapel Hill, zum ersten Mal von diesem Lebensraum erhielt, sowie die Analyse artspezifischer, fettartiger Verbindungen. Zusammen zeigten diese Techniken den Wissenschaftlern welche und wie viele Mikroorganismen nicht nur vorhanden, sondern auch lebendig waren. „Analysiert man einfach alles vorhandene genetische Material, weiß man nicht, wann diese Organismen gelebt haben. In einem Ökosystem, das so langsam Stoffe abbaut, kann es sich leicht um längst abgestorbenes, altes Material handeln.“
Dieser Lebensraum im tiefen Ozeanboden ist uns heute noch weitgehend fremd: „Wir wissen weniger über ihn, als über manchen Himmelskörper. Neben der DFG und anderen Porgrammen, förderte die NASA Teile der Forschung – nicht zuletzt weil unsere Techniken auch für die Suche nach Leben auf anderen Planeten geeignet sind“, sagt Hinrichs.
Obwohl diese Vorgänge tief unter dem Meeresboden ablaufen, haben sie Einfluss auf unsere Umwelt. „Auch wenn die Prozesse extrem langsam sind: Da sie an allen Kontinentalhängen über riesige Flächen stattfinden, setzen die Archaeen riesige Mengen Methan zu Kohlendioxid um. So haben sie einen großen Einfluss auf den Treibhauseffekt“, betont Hinrichs.
Diese Pressemitteilung findet ihr beim idw.
Warum die Tiefsee außerdem von großer Bedeutung ist, könnt ihr bei unserer Kampagne DEEP SEA zum Tiefseebergbau nachlesen.
Auch Permafrostböden enthalten große Mengen an Methan und spielen eine große Rolle für die globale Klimakrise. Mehr darüber erfahrt ihr in unserem Klima- und Forschungsblog.
AWI: Nördlichstes Meeresforschungslabor der Welt fertig gestellt
© CC BY-SA 3.0 / Wikimedia Commons
Pressemitteilung, 31. Mai 2005, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
In Ny-Ålesund auf Spitzbergen wird der norwegische Ministerpräsident Kjell Magne Bondevik am 1. Juni in Anwesenheit zahlreicher nationaler und internationaler Gäste das nördlichste Meeresforschungslabor der Welt einweihen. Das neue Labor wird von Kings Bay AS betrieben, einem norwegischen Staatsunternehmen, das die Infrastruktur im Forschungsstandort Ny-Ålesund zur Verfügung stellt. Die Baukosten von umgerechnet etwa 4 Mio. Euro wurden zum Großteil vom norwegischen Staat aufgebracht.
Spitzbergen gehört zu einer der nördlichsten Inselgruppen der Arktis. Der frühere Bergbauort Ny-Ålesund an der Westküste ist heute ein internationales Zentrum der modernen Arktisforschung und Umweltüberwachung. Insgesamt acht Nationen, die mit ihren Forschungsstationen dauerhaft in Ny-Ålesund vertreten sind, waren an der Planung des Meereslabors beteiligt. Nach der Grundsteinlegung im Juni 2004 entstand in nur einjähriger Bauzeit ein speziell auf die biologische Forschung ausgerichtetes Labor, das als neustes Gebäude den arktischen Forschungsstandort Ny-Ålesund komplettiert. “Das ist ein großer Tag für Kings Bay AS und die Arktisforschung, da wir nun so weit sind, dass auch das letzte und wichtige naturwissenschaftliche Fachgebiet seine Einrichtung hat“, so Knut M. Ore, Aufsichtsratsvorsitzender der Kings Bay AS.
Jedes Jahr nutzen Forscher aus rund 20 Nationen die idealen Bedingungen in Ny-Ålesund, um biologische Forschung mit Untersuchungen der Atmosphäre und der Geologie der Arktis zu verknüpfen. Damit ist der Standort bestens geeignet, um globale Umweltveränderungen und deren Auswirkungen zu verfolgen. Seit 1988 arbeiten Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Ny-Ålesund. Im August 1991 wurde die deutsche Forschungsstation “Koldewey“ eingeweiht. Das Alfred-Wegener-Institut betreibt seit 2003 mit dem französischen Polarforschungsinstitut Paul Emile Victor (IPEV) in Ny-Ålesund eine kooperative Forschungsbasis. Mit über zehn Jahren Forschungserfahrung in Ny-Ålesund standen die Meeresbiologen des Alfred-Wegener-Instituts bei Planung und Bau des neuen Labors als wissenschaftliche Partner zur Seite.
Das Meeresforschungslabor stellt den Wissenschaftlern mehrere Laborräume mit speziell auf die Meeresforschung ausgerichteter Ausstattung zur Verfügung. Dazu gehören Hälterungsbecken mit direkter Frischwasserversorgung aus dem Fjord, mehrere Wärme- und Kälteräume sowie eine mit eigener Druckkammer ausgestattete wissenschaftliche Tauchbasis. Das Labor stand lange auf der Wunschliste der Arktisforscher und wartet mit seinem hohen technischen Standard jetzt auf die Nutzung von Meeresforschern aus aller Welt.
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Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.
