Suche
english
1 Mit den Meeren leben – ein Bericht über den Zustand der Weltmeere

Sauerstoff

Seite:

Sauerstoff – Renaissance einer hydrographischen Messgröße

Die Sauerstoffverteilung im Meer hängt sowohl von biologischen Prozessen wie der Atmung der Organismen als auch von physikalischen Prozessen wie etwa Strömungen ab. Veränderungen dieser Prozesse müssten somit auch zu Veränderungen der Sauerstoffverteilung führen. In der Tat kann der gelöste Sauerstoff künftig als eine Art sensibles Frühwarnsystem für den globalen (Klima-)Wandel im Ozean fungieren. Wie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, erspürt dieses Frühjahrwarnsystem sowohl die erwartete Abnahme des durch globale Strömungs- und Durchmischungsprozesse angetriebenen Sauerstofftransports aus der Atmosphäre ins Meer als auch mögliche Veränderungen in den marinen Lebensgemeinschaften. Diese Erkenntnis hat in den vergangenen Jahren zu einer regelrechten Renaissance des Sauerstoffs in der weltweiten Meeresforschung geführt. In der Ozeanographie ist gelös­ter Sauerstoff schon seit mehr als hundert Jahren eine wichtige Messgröße. Bereits Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte man eine Bestimmungsmethode für gelösten Sauerstoff, die bis heute in nur leicht modifizierter Weise als präzise Methode angewendet wird. Dadurch konnte sich bereits früh ein grundlegendes Verständnis der Sauerstoffverteilung im Weltmeer entwickeln – etwa in den 1920er Jahren durch die berühmte Deutsche Atlantische Expedition der „Meteor“, des ersten deutschen Forschungs­schiffs mit diesem Namen.
Aktuelle Forschungsergebnisse der letzten Jahre haben für nahezu alle Ozeanbecken Trends abnehmender Sauerstoffkonzentrationen aufgezeigt. Diese Trends sind zwar teilweise recht schwach und bisher überwiegend auf Wassermassen in den oberen 2000 Metern des Ozeans be­­schränkt, sodass sich aus den Einzelstudien noch kein völlig konsistentes Bild zeichnen lässt. Dennoch deutet sich in den meisten Studien eine Entwicklung abnehmender Sauerstoffkonzentrationen an. Dieser Trend geht einher mit einer bereits nachgewiesenen Ausbreitung und Intensivierung der natürlichen Sauerstoffminimumzonen, jenen Zonen, die für höhere Organismen lebensfeindlich sind. Fällt der Sauerstoff unter bestimmte (niedrige) Schwellenwerte, werden höhere Organismen verdrängt. Sessile – festsitzende und somit unbewegliche – Organismen sterben. Außerdem führt der Sauerstoffmangel zu gravierenden Veränderungen in den biogeochemischen Reaktionen und Stoffkreisläufen der Ozeane – etwa der Pflanzennährstoffe Nitrat und Phosphat.
Das betrifft geochemische Vorgänge im Sediment, aber vor allem auch bakterielle Stoffwechselvorgänge, die unter veränderten Sauerstoffbedingungen komplett umschlagen können. Welche Konsequenzen die Veränderungen letztlich haben, kann man heute kaum abschätzen. In manchen Fällen lässt sich noch nicht einmal mit Sicherheit sagen, ob die Folgen den Klimawandel weiter anheizen oder ihn eventuell sogar abschwächen. Als wahrscheinlich aber gilt, dass sich die daraus resultierenden spürbaren Effekte erst über längere Zeiträume von Jahrhunderten oder Jahrtausenden einstellen werden.
Doch bereits heute führt der Klimawandel zu veränderten Sauerstoffgehalten im Meer, die sich negativ auswirken. So trat in den vergangenen Jahren vor der Küste des US-Staates Oregon erstmals eine extreme Sauerstoffmangelsituation auf, die zum Massensterben von Krebsen und Fischen führte. Diese neue Todeszone vor Oregon stammt aus dem offenen Ozean und ist vermutlich auf Veränderungen im Klima zurückzuführen. So haben vor der Westküste der USA offenbar die vorherrschenden Winde ihre Richtung und Intensität und damit wahrscheinlich auch die Meeresströmungen verändert. Forscher nehmen an, dass dadurch jetzt verstärkt sauerstoffarmes Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche strömt. Die Todeszone vor Oregon unterscheidet sich damit von den mehr als 400 weltweit bekannten küstennahen Todeszonen, die überwiegend auf Eutrophierung zurückzuführen sind, also den übermäßigen Eintrag von Pflanzennährstoffen. Dieses Problem tritt vor allem in den Küstengewässern vor dicht besiedelten Regionen mit intensiver Landwirtschaft auf. (Kapitel 4)

Die Atlantische Expedition Mit der Deutschen Atlantischen Expedition (1925 bis 1927) und dem Forschungsschiff „Meteor“ wurde erstmals ein ganzer Ozean systematisch sowohl in der Atmosphäre als auch in der Wassersäule beprobt. Unter Einsatz des damals hochmodernen Echolotverfahrens wurden auf 13 Ozeanüber-querungen Tiefenprofile über das gesamte Meeresbecken erfasst.

Sauerstoff – Herausforderung an die Meeresforschung

Die Tatsache, dass Modellrechnungen der Auswirkungen des Klimawandels ebenfalls fast durchweg eine Sauerstoffabnahme im Ozean prognostizieren, die gut mit den bisher vorliegenden Beobachtungen abnehmender Sauerstoffkonzentration übereinstimmt, verleiht der Thematik zu­­sätzliches Gewicht. Auch wenn hier sicherlich das letzte Wort noch nicht gesprochen ist, deutet sich bereits jetzt an, dass der schleichende Sauerstoffverlust des Weltozeans ein Thema von hoher Relevanz ist, das möglicherweise auch sozioökonomische Konsequenzen hat und dem sich die Meeresforschung stellen muss. Eine intensivierte Forschung wird robustere Aussagen über das Ausmaß der Sauerstoffabnahme liefern können. Zudem wird sie wesentlich dazu beitragen, die Auswirkun­gen des globalen Klimawandels auf den Ozean besser zu verstehen. Die Meeresforschung hat sich in den letzten Jahren verstärkt dieser Thematik angenommen und bereits entsprechende Forschungsprogramme und -projekte auf den Weg gebracht. Allerdings ist es schwierig, die räumlich und zeitlich sehr variablen Ozeane in Gänze zu erfassen. Um zuverlässige Aussagen machen zu können, werden die klassischen Instrumente der Meeresforschung wie Schiffe und Wasserprobenahme deshalb nicht ausreichen. Die Forscher sind auf neue Beobachtungskonzepte angewiesen. Ein besonders erfolgversprechender Ansatz sind die sogenannten Tiefendrifter: Das sind tauchfähige Messroboter, die völlig autonom für drei bis vier Jahre im Meer treiben und dabei typischerweise alle zehn Tage die oberen 2000 Meter der Wassersäule vermessen. Die Daten werden nach dem Auftauchen via Satellit an Datenzentren übertragen. Gegenwärtig sind etwa 3200 dieser Messroboter für das internationale Forschungsprogramm ARGO – benannt nach einem Schiff aus der griechischen Mythologie – unterwegs. Gemeinsam bilden sie ein weltumspannendes autonomes Observatorium, das von fast 30 Nationen betrieben wird. Bisher wird dieses Observatorium nur in sehr geringem Umfang für O2-Messungen genutzt. Inzwischen gibt es aber eine Sensortechnologie zur O2-Messung, die auf den Tiefendriftern eingesetzt werden könnte. So ließen sich Daten zur Veränderlichkeit der ozeanischen Sauerstoffverteilung gewinnen. Textende
Seite: