Wenn dem Meeresboden der Atem stockt: Zeitweiliger Sauerstoffmangel hat jahrzehntelange Auswirkungen

For­scher­grup­pe um Gerd­hard Jes­sen vom Max-Planck-In­sti­tut für Ma­ri­ne Mi­kro­bio­lo­gie zeigt: Sin­ken­de Sau­er­stoff­wer­te im Bo­den­was­ser be­ein­flus­sen den Koh­len­stoffspei­cher im Mee­res­bo­den frü­her und über grö­ße­re Flä­chen als bis­her an­ge­nom­men, und das über Jahr­zehn­te hin­weg. Wird der Sau­er­stoff am Mee­res­bo­den knapp, so wird deut­lich we­ni­ger or­ga­ni­sches Ma­te­ri­al ab­ge­baut und deut­lich mehr ver­gra­ben. Und was ein­mal ver­gra­ben ist, bleibt auch lan­ge im Un­ter­grund. „Um die Hälf­te mehr Ma­te­ri­al ver­bleibt im Bo­den, wenn der Sau­er­stoff im Bo­den­was­ser im­mer mal wie­der knapp wird“, so Jes­sen. „So­gar für die Tie­re le­cke­re Häpp­chen wie frisch ab­ge­sun­ke­nes Al­gen­ma­te­ri­al, das ei­gent­lich leicht um­zu­set­zen ist, bleibt dann jahr­zehn­te­lang un­ge­nutzt.“

Das Schwarze Meer als natürliches Labor

 Im La­bor sind sol­che lang­fris­ti­gen und kom­ple­xen Pro­zes­se nur schwer nach­zu­voll­zie­hen. Des­we­gen un­ter­such­te das in­ter­na­tio­na­le For­scher­team im Rah­men des EU FP7 Pro­jek­tes HY­POX mit dem For­schungs­schiff Ma­ria S. Me­ri­an das Schwar­ze Meer, das größ­te na­tür­li­che sau­er­stoff­freie Ge­wäs­ser der Welt. Dort gibt es durch eine be­son­ders sta­bi­le Schich­tung des Mee­res eine na­tür­li­che Ab­nah­me des Sau­er­stoffs im Bo­den­was­ser, vom gut durch­lüf­te­ten Flach­was­ser über Ge­bie­te mit va­ria­blen Sau­er­stoff­be­din­gun­gen bis ins sau­er­stoff­freie Tie­fen­was­ser un­ter­halb von etwa 160 m Was­ser­tie­fe. „Wir nutz­ten den Mee­res­bo­den im Schwar­zen Meer wie ein na­tür­li­ches La­bor. Dort lässt sich un­ter­su­chen, was vie­len Be­rei­chen der Welt­mee­re be­vor­ste­hen könn­te“, er­klärt Jes­sen.

 „Sau­er­stoff­ar­me Zo­nen in den Ozea­nen neh­men durch mensch­li­che Nähr­stof­f­e­in­trä­ge und Ozea­ner­wär­mung immer weiter zu“, er­läu­tert Ant­je Boe­ti­us, Lei­te­rin der HGF MPG Brü­cken­grup­pe für Tief­see-Öko­lo­gie und -Tech­no­lo­gie und Lei­te­rin der Stu­die. „Des­we­gen ist es be­son­ders wich­tig, zu ver­ste­hen und zu mes­sen, was Sau­er­stoff­ar­mut für das Le­ben im Meer und die gro­ßen bio­geo­che­mi­schen Kreis­läu­fe be­deu­tet.“

 Doch sie sind da­bei dann sehr lang­sam. So kommt es, dass bei we­ni­ger Sau­er­stoff im Bo­den­was­ser mehr or­ga­ni­sches Ma­te­ri­al ver­gra­ben wird. An­ae­ro­be Mi­kro­or­ga­nis­men, die ohne Sau­er­stoff bei­spiels­wei­se durch Fer­men­ta­ti­on oder Sul­fat­re­duk­ti­on ihre En­er­gie ge­win­nen, über­neh­men das Ru­der. Sie pro­du­zie­ren dann den gif­ti­gen Schwe­fel­was­ser­stoff, der den Ab­bau wei­ter ver­lang­samt.

„Vom Schwar­zen Meer kön­nen wir viel ler­nen“, sagt Boe­ti­us, „denn dort kann man die Aus­wir­kun­gen von Sau­er­stoff­man­gel auf das Öko­sys­tem Meer und sei­ne Be­deu­tung auch für uns Men­schen be­son­ders gut er­for­schen. Sol­che Un­ter­su­chun­gen sind an­ge­sichts des glo­ba­len Wan­dels un­ver­zicht­bar, um mög­li­che Alarm­si­gna­le aus den Ozea­nen recht­zei­tig zu er­ken­nen.“