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Der Ozean hat keinen Atem mehr, warnen Wissenschaftler

Der Ozean hat keinen Atem mehr, warnen Wissenschaftler

Der weit verbreitete und manchmal drastische Rückgang des marinen Sauerstoffs belastet empfindliche Arten, ein Trend, der sich mit dem Klimawandel fortsetzen wird

Das Entkommen von Raubtieren, die Verdauung und andere tierische Aktivitäten, einschließlich der des Menschen, erfordern Sauerstoff. Mehrere neue Studien zeigen jedoch, dass diese neue Zutat für Meereslebewesen nicht mehr so ​​einfach zu beschaffen ist.

In den letzten zehn Jahren ist der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen gesunken, ein alarmierender Trend im Zusammenhang mit dem Klimawandel, sagt Andreas Oschlies, Ozeanograph am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel in Deutschland, dessen Team den Sauerstoffgehalt in verfolgt die ganze Welt. "Wir waren überrascht von der Intensität der Veränderungen, der Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff im Ozean abfällt, und dem Ausmaß der Auswirkungen auf marine Ökosysteme", sagt er.

Für Wissenschaftler ist es nicht überraschend, dass sie durch die Erwärmung der Ozeane Sauerstoff verlieren, aber das Ausmaß des Tauchgangs erfordert dringend Aufmerksamkeit, sagt Oschlies. Jüngste Studien zeigen, dass der Sauerstoffgehalt in einigen tropischen Regionen in den letzten 50 Jahren um erstaunliche 40 Prozent gesunken ist. An anderer Stelle sind die Niveaus subtiler gesunken, mit einem durchschnittlichen Verlust von 2 Prozent weltweit.

Große und kleine Meerestiere reagieren jedoch auf selbst geringfügige Änderungen des Sauerstoffs, indem sie in Gebieten mit höherem Sauerstoffgehalt Zuflucht suchen oder das Verhalten anpassen, wie Oschlies und andere auf ihrem Gebiet festgestellt haben. Diese Anpassungen können Tiere neuen Raubtieren aussetzen oder sie in Regionen mit Nahrungsmittelknappheit zwingen. Der Klimawandel wirft bereits ernsthafte Probleme für das Leben im Meer auf, wie die Versauerung der Ozeane, aber die Sauerstoffentfernung ist das dringlichste Problem, mit dem Meerestiere heute konfrontiert sind, sagt Oschlies. Immerhin sagt er: "Jeder muss atmen."

Sediment im Golf von Mexiko, das teilweise aus Flüssen wie dem Mississippi stammt. Flusssedimente enthalten Nährstoffe aus Düngemitteln, die Algenblüten befeuern und den Sauerstoffgehalt in den Ozeanen verringern. Bildnachweis: NASA Earth Observatory

Ein Problem im Nahrungsnetz

Ein sich erwärmender Ozean verliert aus zwei Gründen Sauerstoff: Erstens, je wärmer eine Flüssigkeit wird, desto weniger Gas kann sie aufnehmen. Deshalb werden kohlensäurehaltige Getränke in der Sonne schneller abgeflacht, sagt Oschlies. Zweitens bildet das polare Meereis beim Schmelzen eine schwimmende Wasserschicht auf der Meeresoberfläche über kälterem, salzigerem Wasser. Dieser Prozess erzeugt eine Art Kappe, die verhindern kann, dass Strömungen das Wasser von der Oberfläche in tiefere Tiefen mischen. Und weil der gesamte Sauerstoff an der Oberfläche in diesen Lebensraum gelangt, entweder direkt aus der Atmosphäre oder aus dem Oberflächen-Phytoplankton, das ihn während der Photosynthese produziert, bedeutet weniger Mischen weniger davon in der Tiefe.

Einige Küstenregionen rund um den Äquator sind von Natur aus sauerstoffarme Zonen, da sie nährstoffreiches Wasser enthalten, in dem Bakterienblüten Sauerstoff verbrauchen, wenn sie totes Meeresleben zersetzen. Veränderungen an anderen Ökosystemen, einschließlich im offenen Ozean und an den Polen, waren jedoch die Überraschungen und Sorgen von Oschlies und anderen, da diese Regionen nicht als anfällig angesehen wurden. Klimamodelle, die zukünftige Veränderungen projizieren, haben auch die bereits in den Weltmeeren beobachteten Sauerstoffverluste routinemäßig unterschätzt, berichteten er und seine Kollegen im vergangenen Jahr in Nature, ein weiterer Grund, warum dieser Trend mehr Aufmerksamkeit erfordert, sagt er.

Die Auswirkungen selbst sehr subtiler Sauerstofftropfen auf Zooplankton, die Tiere an der Basis des Nahrungsnetzes, die sich in der Wassersäule versammeln, wurden in einem Science Advances-Bericht vom Dezember 2018 dokumentiert. "Sie sind sehr sensibel", sagt Studienleiterin Karen Wishner, Ozeanografin an der Universität von Rhode Island, noch mehr als ich erwartet hatte. Einige Arten schwimmen in tieferen, kühleren Gewässern mit mehr Sauerstoff. "Aber irgendwann hilft es ihnen nicht mehr, tiefer zu gehen", sagt er, weil es schwieriger sein kann, Nahrung zu finden oder sich in kühleren Gewässern zu vermehren. Wie er bemerkt, essen viele Raubtiere, einschließlich Fische, Tintenfische und Wale, Zooplankton oder Fische, die Zooplankton fressen, so dass die Art und Weise, wie Zooplankton mit Verzweigungen umgehen kann, das Nahrungsnetz erhöht.

Abgesehen von Störungen des Nahrungsnetzes stehen Tiere vor anderen physiologischen Herausforderungen, da sich ihr Körper an niedrigere Sauerstoffwerte anpasst. Chinesische Garnelen wedeln mit weniger Kraft mit dem Schwanz, um in sauerstoffarmen Umgebungen Energie zu sparen, und werden dadurch weniger beweglich, berichtete eine Studie über das Verhalten und die Physiologie von Süßwasser und Meeren. Darüber hinaus produzieren einige männliche Fische mit abnehmendem Sauerstoffgehalt immer weniger bewegliche Spermien, und der Trend scheint sich in zukünftigen Generationen nicht zu verstärken, wenn sich der Sauerstoffgehalt verbessert, berichteten die Forscher in Nature Communications im Jahr 2016.

Grundlegende sensorische Funktionen wie Sehen und Hören können auch in einem sauerstoffarmen Ozean leiden, sagt Lillian McCormick, Doktorandin an der University of California in San Diego. Ihre vorläufigen Ergebnisse legen nahe, dass selbst winzige Sehstörungen den Sauerstoff in einigen Zooplanktonen beeinträchtigen. (Dies gilt auch für Menschen, mit Hinweisen darauf, dass Menschen, die in großen Höhen reisen, eine verminderte Farbe und Nachtsicht haben.) Viele Arten von Zooplankton sind auf visuelle Hinweise angewiesen, um jeden Morgen durch die Wassersäule zu wandern, um Raubtieren auszuweichen. Daher könnte ein Verlust des Sehvermögens ihre Fähigkeit beeinträchtigen, diese leichten Hinweise aufzunehmen, sagt sie.

Einige Kreaturen, wie Quallen, sind toleranter gegenüber niedrigem Sauerstoffgehalt als andere. Aber alle Tiere werden die Auswirkungen der Desoxygenierung spüren, weil sie alle ihre Sauerstoffkapazität aus einem bestimmten Grund weiterentwickelt haben, sagt Brad Seibel, ein Ozeanograph an der University of South Florida, der mit Wishner an der kürzlich durchgeführten Zooplanktonstudie zusammengearbeitet hat. "Jeder Tropfen Sauerstoff wird die Überlebensfähigkeit und Leistung beeinträchtigen", sagt er.

Eine Karte, die den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in den Weltmeeren (a) und die Abnahme oder Zunahme des Sauerstoffgehalts pro Jahrzehnt zeigt. Bildnachweis: Schmidtko et al., Nature 2017

Schrumpfende Lebensräume

Da sauerstoffreiche Regionen knapper werden, werden auch die derzeitigen Fischlebensräume schrumpfen und wirtschaftlich wichtige Arten wie Thunfisch, der weltweit jährlich rund 42 Milliarden US-Dollar generiert, in neue Gebiete zwingen. Im tropischen Nordostatlantik haben Forscher festgestellt, dass der Lebensraum für die Thunfisch- und Billfishfischerei von 1960 bis 2010 aufgrund von Sauerstoffverlust um 15 Prozent zurückging (pdf).

Die Küstenfischerei kann auch einem zusätzlichen Druck durch landwirtschaftliche Abflüsse ausgesetzt sein, die sauerstoffverbrauchende Algenblüten düngen, wenn sie zerfallen, wie dies im Golf von Mexiko nahe der Mündung des Mississippi der Fall war. Diese "toten Zonen" zwingen einige Fische, an den Rändern ihrer typischen Bereiche nach Gebieten mit höherem Sauerstoffgehalt zu suchen. Dies kann den Fischern helfen, sie zu finden, weil sich Fische in diesen verdichteten Gebieten versammeln, aber es vermittelt auch ein falsches Gefühl der Fülle und wird auf lange Sicht nicht nachhaltig sein, bemerkt Seibel.

Um das allgemeine Problem der Desoxygenierung anzugehen, half Oschlies im vergangenen September bei der Organisation einer internationalen Konferenz zu diesem Thema in Kiel. Die Teilnehmer verfassten eine spontane Erklärung mit dem Titel Kieler Erklärung zur Sauerstoffentfernung der Ozeane, um die internationalen Regierungen, die Vereinten Nationen und die Öffentlichkeit zu sensibilisieren und umgehend Maßnahmen zu fordern. Sie wollen, dass Regierungen und internationale Gruppen ernsthaftere Schritte unternehmen, um den Klimawandel einzudämmen und den Küstenabfluss zu verringern, der den Sauerstoffmangel verschlimmert. Die Forscher modellierten die neue Erklärung nach der Erklärung von Monaco (pdf), die nach Ansicht von Oschlies dazu beigetragen hat, das internationale Bewusstsein für die Versauerung der Ozeane im Jahr 2008 zu schärfen.

"Es ist wirklich beabsichtigt, sowohl die Öffentlichkeit als auch verschiedene Regierungs- und internationale Behörden darauf aufmerksam zu machen, dass dies ein großes Problem ist", sagt Wishner, einer von mehr als 300 Wissenschaftlern aus mehr als 30 Ländern, die die Erklärung unterzeichnet haben. Seibel, ebenfalls Unterzeichner, sagt nichts darüber: "Ich denke, es ist möglicherweise sehr ernst."

Von Laura Poppick

Originalartikel (auf Englisch)


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