Der weit verbreitete und an einigen Stellen sogar rasche Abfall des Sauerstoffgehalts in der Meeresumwelt gefährdet gefährdete Arten - ein Trend, der sich mit dem weiteren Klimawandel fortsetzen wird. An sich ist die Tatsache, dass die Ozeane mit der Erwärmung Sauerstoff verlieren, für Wissenschaftler nicht überraschend, aber das Ausmaß dieses Rückgangs erfordert dringende Maßnahmen, so groß sind die Folgen für die marinen Ökosysteme.
Was auch immer sie tun - sich vor Raubtieren verstecken, Nahrung verdauen usw. - alle Organismen brauchen Sauerstoff. Jüngste Studien zeigen jedoch, dass es immer schwieriger wird, dieses wichtige Element für das Leben im Meer zu erreichen.
Der Sauerstoffgehalt in den Ozeanen ist in den letzten zehn Jahren stark gesunken, und der alarmierende Trend hängt mit dem Klimawandel zusammen, erklärt Andreas Oschlies, Ozeanograph am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel, dessen Team den Sauerstoffgehalt der Ozeane weltweit verfolgt. "Wir waren erstaunt darüber, wie dramatisch die Veränderung ist, wie schnell der Sauerstoffgehalt sinkt und wie groß die Auswirkungen auf die marinen Ökosysteme sind", sagt er entsetzt.
Die Tatsache, dass die Ozeane mit der Erwärmung Sauerstoff verlieren, überrascht die Wissenschaftler nicht, aber das Ausmaß dieses Rückgangs erfordert dringende Maßnahmen, warnt Oshlis. Jüngste Studien zeigen, dass der Sauerstoffgehalt in einigen tropischen Regionen in den letzten 50 Jahren um 40% gesunken ist. An anderer Stelle war die Erschöpfung weniger drastisch - der durchschnittliche Sauerstoffgehalt der Welt sank um 2%.
Meerestiere - sowohl große als auch mikroskopische - reagieren jedoch auf selbst geringfügige Änderungen des Sauerstoffgehalts, indem sie in höhere Sauerstoffwerte stürzen oder ihr Verhalten ändern, wie Oshlis und Kollegen herausgefunden haben. Infolge dieser Verhaltensanpassungen können Tiere Beute für neue Raubtiere werden oder in Gebieten landen, die wenig Nahrung enthalten. Der Klimawandel schafft bereits ernsthafte Probleme für das Leben im Meer - zum Beispiel die Versauerung der Umwelt -, aber die Sauerstoffentfernung oder der Sauerstoffverlust sind für die Meeresbewohner am akutesten, erklärt Oshlis. Schließlich muss jeder atmen, sagt er.
Das Nahrungsnetz ist ein massives Problem
Wenn sich der Ozean erwärmt, verliert er aus zwei Gründen Sauerstoff: Erstens kann er umso weniger Gas aufnehmen, je wärmer die Flüssigkeit ist. Deshalb sprudelt Soda in der Sonne schneller aus, erklärt Oshlis. Zweitens bildet sich beim Schmelzen des polaren Meereises auf der Oberfläche eine Schicht Schmelzwasser, die sich in ihren Eigenschaften von den kälteren und salzigeren Gewässern in der Tiefe unterscheidet. Dies ist eine Art "Abdeckung", die verhindert, dass Strömungen Oberflächengewässer mit tiefen mischen. Und da Sauerstoff über die Oberfläche in diesen Lebensraum gelangt - entweder direkt aus der Atmosphäre oder aus oberflächenbewohnendem Phytoplankton -, dringt er umso weniger in die Tiefe ein, je schwächer die Vermischung ist.
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Einige Küstengebiete auf beiden Seiten des Äquators sind von Natur aus "Hot Spots" mit niedrigem Sauerstoffgehalt, da ihr Wasser, in dem Algenblüten Sauerstoff verbrauchen, um tote Stoffe zu zersetzen, nährstoffreich ist. Veränderungen in anderen Ökosystemen, einschließlich im offenen Ozean und an den Polen, sind für Oshlis und seine Kollegen besonders alarmierend, da diese Regionen nie als anfällig angesehen wurden. Klimaprojektionen für die Zukunft neigen dazu, die Sauerstoffverluste zu unterschätzen, aber sie sind bereits in vollem Gange, berichteten Oshlis und Kollegen in Nature. Und dies ist ein weiterer Grund, warum die Entwicklung von Ereignissen besondere Aufmerksamkeit erfordert, warnt er.
Selbst eine geringe Abnahme wirkt sich direkt auf das Verhalten in der Wassersäule von Zooplankton aus - den kleinsten Organismen, die das untere Glied der Nahrungskette bilden, so der Science Advance-Bericht vom Dezember 2018. "Sie sind sehr empfindlich", erklärt Karen Wishner, Ozeanographin an der Universität von Rhode Island. Noch mehr als erwartet, gibt sie zu. Einige Arten tauchen tiefer in kühlere, sauerstoffhaltige Gewässer ein. "Aber irgendwann können sie einfach nicht tiefer gehen", bemerkt sie. Je tiefer und kälter es wird, desto schwieriger wird es, Futter zu finden und sich zu vermehren. Zooplankton und die Fische, die es selbst verzehren, füttern eine Vielzahl von Raubtieren wie Tintenfische und Wale, so dass ihr Verhalten und ihr Zustand unweigerlich die gesamte Nahrungskette beeinflussen.
Zusätzlich zu Störungen im Nahrungsnetz sind Tiere anderen physiologischen Problemen ausgesetzt, da sie sich daran gewöhnen, den Sauerstoffgehalt zu senken. Zum Beispiel beginnen chinesische Garnelen in sauerstoffarmem Wasser, ihre Schwänze schwächer zu bewegen, um Energie zu sparen. Dies führt dazu, dass sie an Mobilität und Geschicklichkeit verlieren. Dies geht aus einer kürzlich im letzten Monat veröffentlichten Studie zur Physiologie von Meeres- und Süßwasserorganismen hervor. Wenn der Sauerstoffgehalt abnimmt, produzieren Männer außerdem weniger bewegliche Spermien - und dieses Versagen wird in nachfolgenden Generationen niemals korrigiert, selbst wenn sich der Sauerstoffgehalt wieder normalisiert, so die Zeitschrift Nature Communications aus dem Jahr 2016.
In sauerstoffarmen Umgebungen können grundlegende sensorische Funktionen wie Sehen und Hören beeinträchtigt werden, sagt Lillian McCormick, Doktorandin an der University of California in San Diego. Aus ihren vorläufigen Daten folgt, dass bereits eine leichte Abnahme des Sauerstoffs bei einer Reihe von Zooplanktonarten zu einer Verschlechterung des Sehvermögens führt. (Übrigens passiert dasselbe mit Menschen in großer Höhe: Sie verlieren ihre Nachtsicht und können Farben schlechter unterscheiden.) Viele Zooplanktonarten verlassen sich auf visuelle Hinweise, um durch die Wassersäule zu navigieren und Raubtieren auszuweichen. Wenn sie also das Augenlicht verlieren, werden sie sie nicht mehr wahrnehmen und anfälliger, erklärt sie.
Einige Kreaturen sind toleranter gegenüber niedrigem Sauerstoffgehalt, wie z. B. Quallen. Die Auswirkungen der Desoxygenierung werden jedoch ausnahmslos von allen Tieren wahrgenommen, die Sauerstoff benötigen, sagte Brad Seibel, Ozeanograph an der University of South Florida. Er und Wischner haben zusammen an einer kürzlich durchgeführten Zooplanktonstudie gearbeitet. "Jede Abnahme des Sauerstoffgehalts verringert die Vitalität und Fruchtbarkeit", stellt er fest.
Flächenreduzierung
Da sauerstoffreiche Regionen schrumpfen, wird auch der Lebensraum kommerzieller Fische - wie Thunfisch, der jährlich 42 Milliarden US-Dollar fängt - schrumpfen und sie dazu zwingen, an neue Grenzen zu wandern. Im nordöstlichen tropischen Atlantik ging der Lebensraum von Thunfisch - und damit der Umfang der Fischerei - von 1960 bis 2010 um 15% zurück.
Die Küstenfischerei wird durch landwirtschaftliche Abflüsse in Frage gestellt, die die Algenblüte beschleunigen. Der anschließende Zerfall verbraucht eine große Menge Sauerstoff, ein Prozess, den wir bereits im Golf von Mexiko nahe der Mündung des Mississippi beobachtet haben. Einige Fischarten entfernen sich von diesen "toten Zonen" auf der Suche nach sauerstoffreichen Zonen, die näher an den Grenzen ihres natürlichen Verbreitungsgebiets liegen. Dieses Gedränge erleichtert es den Fischern, schafft aber ein falsches Gefühl der Fülle. Auf lange Sicht wird daraus nichts Gutes werden, prognostiziert Seibel.
Um das globale Problem des Sauerstoffmangels anzugehen, half Oshlis im vergangenen September bei der Organisation einer internationalen Konferenz in Kiel. Die Teilnehmer unterzeichneten ein spontanes Dokument namens Kieler Erklärung zur Desoxygenierung der Ozeane, um die Aufmerksamkeit aller Staaten, der Vereinten Nationen und der Öffentlichkeit auf sich zu ziehen und dringend Maßnahmen zu fordern. Die Unterzeichner möchten, dass Regierungen und internationale Organisationen ernsthaftere Schritte unternehmen, um den Klimawandel zu verlangsamen und die Abwasserverschmutzung an der Küste zu verringern, was den Rückgang des Sauerstoffgehalts verschärft. Die Forscher modellierten die neue Erklärung nach dem Vorbild der Monaco-Erklärung von 2008, die laut Oshlis einst die Bedeutung des Problems der Ozeanversauerung für viele ins Bewusstsein brachte.
„Dies sollte eine Warnung an die Öffentlichkeit und verschiedene Regierungs- und internationale Organisationen sein, dass dies ein wichtiges Thema ist“, erklärt Wischner. Insgesamt wurde die Erklärung von mehr als 300 Wissenschaftlern aus rund 30 Ländern unterzeichnet. Seibel, einer der Unterzeichner, sagt unverblümt: "Ich denke, die Zukunft ist am traurigsten."
Laura Poppick
