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Drei der zehn Kieler KOSMOS Mesokosmen im Gullmarfjord, Westschweden.

Der Ozean ist sauer! Kohlendioxid schadet dem Meeresleben

Wenn der Kohlendioxid Gehalt in der Luft steigt, ändert sich nicht nur das Klima. Auch die Ozeane werden saurer, denn ein großer Teil des Co2 löst sich im Meerwasser. Ozeanversauerung nennen die Forscher dieses Phänomen. Seine Auswirkungen sind bisher zwar nur an wenigen Stellen zu beobachten, in der Arktis beispielsweise. Doch Forscher gehen davon aus, dass die Folgen der Ozeanversauerung Meeresbewohner spätestens Ende diesen Jahrhunderts deutlich unter Stress setzen werden. Ein Forscherteam des GEOMAR in Kiel untersucht vor der norwegischen Küste mit Hilfe mobiler Mini-Labore - so genannter Mesokosmen, wie sich die Ozeanversauerung auf ganze Lebensgemeinschaften auswirkt.

Ulf Riebesell startet den Motor der "Wassermann". Das Boot wird ein paar Forscher zu den "Mesokosmen" hinausbringen, die in diesem Jahr im Fjord vor der Küste Bergens verankert sind. Schon während des Anfluges auf den nahe gelegenen Flughafen kann man die orangefarbenen Auftriebskörper der Versuchsanlagen erkennen.

Einsatz der KOSMOS Mesokosmen in Taliarte / Melenara Bucht, Gran Canaria, beim Start der KOSMOS 2014 GC Experimente zur Ozeanversauerung, eines gemeinsamen Projektes von BIOACID und SOPRAN.

Mesokosmen-Einsatz auf Gran Canaria

Die Mesokosmen bestehen aus langen Schläuchen aus flexiblem Plastik, in die die Forscher 55 Kubikmeter Meerwasser samt den darin lebenden Organismen eingesperrt haben. Diese überdachten Säcke sind am Meeresboden verankert, an den Seiten geben ihnen orangefarbene Auftriebskörper Halt. In die Hälfte der Mesokosmen haben die Forscher zusätzliches Kohlendioxid eingebracht. Damit simulieren Riebesell und sein Team die Ozeanversauerung. Nun sammeln sie regelmäßig Proben, um zu untersuchen, wie sich die eingeschlossenen Meeresorganismen unter diesen Bedingungen verhalten und ob sich Nährstoffkreisläufe verändern.

Experimentleiter Riebesell legt die "Wassermann" an Mesokosmos Nummer 8 an. Etwa zwei Meter weit ragt der überdachte oberirdische Teil der Versuchsanlage aus dem Wasser. Riebesell: Der Sack insgesamt ist 20 Meter lang, hat am unteren Ende eine Sedimentfalle die dafür sorgt, dass alles, was allmählich runtersinkt, unten aufgefangen wird.

Der Biologe Carsten Spisla bereitet nun den so genannten integrierten Wasserschöpfer vor. Er löst das armlange Gerät aus der Verankerung und lässt es an einem Seil in Mesokosmos Nummer 8 hinuntergleiten. Spisla: Wir lassen den jetzt ganz langsam in die Tiefe, weil da ein Drucksensor dran ist der merkt, auf welcher Tiefe er sich befindet.Da werden hauptsächlich Nährstoffe gemessen, Kohlenstoff und die anderen Nährstoffe, die wir so haben.

Mesokosmen im Kongsfjord Spitzbergen

Mesokosmen im Kongsfjord Spitzbergen während der EPOCA Arctic Campaign 2010

Der integrierte Wasserschöpfer ist durchsichtig und erlaubt deshalb einen Blick auf die Wasserprobe die er gleichmäßig über die gesamte Tiefe des Mesokosmos zieht.

Säure frisst Kalkschalen

Silke Lischka zieht an diesem Morgen ein Planktonnetz durch das Fjordwasser. In der Wasserprobe sucht sie später direkt auf der Forschungsstation nach winzigen Flügelschnecken, die eine wichtige Nahrungsquelle für andere Meeresbewohner sind. Flügelschnecken bilden ihre Schale aus Aragonit, eine leicht lösliche Form des Kalziumkarbonats. Daher gelten sie als besonders gefährdet, erklärt die Biologin, die als Postdoc untersucht, wie Flügelschnecken mit der Ozeanversauerung zurechtkommen.
Lischka: Das haben schon mehrere Studien gezeigt, auch die letzte Studie in Bergen 2011, dass die Schale angegriffen wird. Dass man sieht, die korrodiert so. Die sehen auch angefressen aus, teilweise je nachdem wir lange sie da drin sind. Das würde ich auf jeden Fall erwarten, dass das passiert.

Aussetzen der Mesokosmen im Kongsfjord, Spitzbergen.

Aussetzen der Mesokosmen im Kongsfjord, Spitzbergen.

Schon 2011 haben die Forscher des GEOMAR im Raunefjord vor Bergen Mesokosmen aufgestellt. Auch vor der Küste Schwedens, vor Spitzbergen und Gran Canaria simulierten sie mit diesen Plastiksäcken die Ozeanversauerung, um ein möglichst umfassendes Bild davon zu erhalten, wie sich höhere CO2 Werte auf unterschiedliche Lebensgemeinschaften in den Weltmeeren auswirken werden. Immer wieder hat sich dabei gezeigt, dass Kalk bildende Organismen wie Schnecken oder Kalkalgen besonders von der Ozeanversauerung betroffen sein werden.

Überleben durch Anpassung

Eine Frage, die die Forscher besonders interessiert ist, ob sich Organismen an die Ozeanversauerung anpassen können. Deshalb haben Ulf Riebesell und sein Team eine Population der Kalkalge Emiliania huxleyi im Labor fünf Jahre lang unter höheren CO2 Bedingungen gehalten und nur diejenigen Individuen weiter vermehrt, die trotzdem schnell wuchsen. Diese Kalkalge ist wie die Flügelschnecken eine wichtige Nahrungsquelle für andere Meeresbewohner und kommt in vielen Weltmeeren in großen Populationen vor. Unter Laborbedingungen kommen die angepassten Individuen mit der Ozeanversauerung besser zurecht, als ihre nicht-adaptierten Verwandten. Nun muss sich diese Laborpopulation im Meer beweisen.
Riebesell: Jetzt ist eben die Frage: Hat sie sich in fünf Jahren im Labor so weit entfernt von der natürlichen Gemeinschaft, dass sie hier gar nicht mehr existieren kann oder hat der Vorteil der Anpassung an Ozeanversauerung ihr einen riesigen Vorteil verschafft und lässt sie in unseren hoch CO2-Mesokosmen gut wachsen.

POSEIDON Fahrt POS455 Kaltwasserkorallenriff durch JAGO-Fenster

POSEIDON Fahrt POS455 Kaltwasserkorallenriff durch JAGO-Fenster

Die Forscher haben die an Ozeanversauerung gewöhnte Laborpopulation in den Mesokosmen ausgesetzt – zu der Population, die natürlicherweise im Raunefjord vorkommt. Das Ergebnis dieses Experiments konnten die Forscher bereits wenige Wochen nach dem Start ablesen:
Riebesell: Also die Überraschung kam gestern: Wir haben völlig unerwartet jetzt gesehen, dass alle Emilianias, also wahrscheinlich auch die Hausgemeinschaft, hier plötzlich zusammenbrach in den Mesokosmen, die Zahlen rapide absanken und wir im Moment noch keine Ahnung haben, was die Ursache ist.

Algen unter Stress

Auslöser könnte der Stress sein, dem die Kalkalgen unter Ozeanversauerung ausgesetzt sind. Er könnte die Einzeller anfälliger für Krankheiten machen oder dafür sorgen, dass sie vermehrt gefressen werden. Das würde bedeuten, dass auch die vorherige Anpassung an Ozeanversauerung den Kalkalgen in Konkurrenz mit anderen Organismen keinen Vorteil verschafft. Die endgültige Auswertung der Experimente wird nun noch Monate dauern. Zwar werden auch die Mesokosmos-Experimente den Forschern nicht verraten können, wie die Ozeane im Zukunft aussehen werden, wenn der Mensch unverändert hohe Kohlendioxidmengen in die Luft pustet.

Doch schon jetzt ist klar, dass die Ozeanversauerung die Lebensgemeinschaften in den Weltmeeren umkrempeln wird, sagt Ulf Riebesell: Es wird weiterhin Leben im Ozean geben. Es wird aber eine andere Zusammensetzung in den Ökosystemen geben, es wird andere Spieler geben. Es wird Profiteure geben, es scheinen sich auch hier und da auch mal toxische Algen besonders wohl zu fühlen unter Ozeanversauerungsbedingungen. Die Ozeane werden auch weiterhin Fisch produzieren. Ob die Bestände leiden werden ist momentan ganz schwer vorherzusagen.