Wenn dem Meer die Luft ausgeht

Von Jan Steffen

Droht durch den Klimawandel ein Wachstum sauerstoffarmer Meereszonen, in denen kein Leben mehr gedeiht? Die Meeresforscherin Victoria Bertics geht dieser Frage buchstäblich auf den Grund und nimmt den Meeresboden unter die Lupe.

Victoria Bertics, seit Oktober 2010 Humboldt-Forschungsstipendiatin am IFM-GEOMAR in Kiel, wertet Daten und Proben einer Expedition aus. Foto: IFM-GEOMAR/Jan Steffen

Nicht immer ist der Mensch schuld, wenn in der Natur lebensfeindliche Bedingungen auftreten. In den tropischen Ozeanen sorgt die Natur selbst für riesige beinahe sauerstofffreie Zonen. Ob diese sich allerdings durch den Klimawandel weiter ausdehnen und welche Einflüsse eine solche Veränderung auf die restlichen Weltmeere haben könnte, das wollen Kieler Meeresforscher herausfinden. Die amerikanische Biologin Victoria Bertics ist als Humboldt- Forschungsstipendiatin Mitglied des Teams, das während einer mehr als vierwöchigen Expedition vor der Küste Nordwestafrikas in diesem Frühjahr Daten sammelte, um dem Phänomen auf den Grund zu gehen.

Es scheint paradox: Gerade dort, wo in tropischen Ozeanen große Mengen Nährstoffe aus der Tiefsee an die Oberfläche getrieben werden und wo deshalb für sauerstoffproduzierende Pflanzen paradiesische Bedingungen herrschen, genau dort ist der Ozean 100 Meter unter der Wasseroberfläche beinahe tot, weil ausgerechnet Sauerstoff fehlt. Doch die Erklärung ist einfach: Wo viel Leben ist, stirbt auch viel Leben ab. Mikroorganismen, die tote Pflanzen und Tiere im Wasser zersetzen, verbrauchen dabei den Sauerstoff, der knapp unter der Wasseroberfläche produziert wurde. Diese natürlichen Sauerstoffminimumzonen gibt es in allen tropischen Ozeanen. „Die Frage ist aber, ob die natürlichen sauerstoffarmen Zonen größer werden und der Klimawandel hierzu beiträgt“, sagt Victoria Bertics. Die Folge könnte eine insgesamt gestörte Balance zwischen Sauerstoffproduktion und Sauerstoffverbrauch sein, die die Meeresströmungen beeinflussen und am Ende Auswirkungen auf die gesamten Weltmeere haben könnte.

Mit autonomen Unterwasserlaboren, sogenannten Landern, sind die Wissenschaftler des IFM-GEOMAR biogeochemischen Prozessen in der Tiefsee auf der Spur. Die Geräte können für Tage, Wochen oder Monate in mehreren Tausend Metern Tiefe arbeiten. Foto: IFM-GEOMAR/M. Nielsen

Während der Expedition setzen die Forscher unter anderem Fächerecholote ein, um den bisher kaum vermessenen Meeresboden zu kartieren. Kranzwasserschöpfer liefern Wasserproben aus genau definierten Tiefen, die biologisch, chemisch und physikalisch untersucht werden können. Autonom arbeitende Meeresbodenbeobachtungssysteme, sogenannte Lander, werden am Meeresboden abgesetzt, nehmen dort über mehrere Tage Proben beziehungsweise sammeln biologische, mikrobiologische, biogeochemische und geochemische Daten und werden anschließend vom Forschungsschiff wieder aufgenommen. Insgesamt decken die Arbeiten einen Tiefenbereich von 50 bis 3 000 Meter ab.

Die Messdaten erregen Besorgnis

Nun geht es daran, die Messergebnisse auszuwerten und die große Frage zu klären, ob sich die sauerstoffarmen Zonen tatsächlich ausweiten, wie es bisherige Messdaten und Modellrechnungen befürchten lassen.

Szenarien über Ausweitungen der Sauerstoffminimumzonen sind nicht nur theoretischer Natur. Aus der geologischen Vergangenheit, zum Beispiel im Perm oder in der Kreidezeit, sind Zeitabschnitte mit dramatisch reduziertem Sauerstoffgehalt im gesamten Ozean bekannt. Dies hatte extreme Auswirkungen auf die damaligen marinen Ökosysteme bis hin zu Massenaussterben. Derartige Ereignisse traten bei sehr warmem Klima und einem sehr hohen CO2-Gehalt in der Atmosphäre auf. Die Forscher interessiert daher auch, ob es Grenzwerte gibt, ab denen Veränderungen im Ozean möglicherweise stark beschleunigt ablaufen können.

Victoria Bertics untersucht darüber hinaus, wie sich der Sauerstoffgehalt in der Ostsee, also direkt vor ihrer Haustür am IFM-GEOMAR, entwickelt. Hierzu unternimmt sie seit dem letzten Winter regelmäßig Tauchgänge, um in 30 Meter Tiefe Sedimentproben zu entnehmen, die sie anschließend im Labor untersucht. Sie interessiert, welche Organismen im Sediment Stickstoff binden können.

Verteilung von Sauerstoffminimum- zonen in den Weltmeeren (violett). Sie kommen vor allem in den tropischen Ozeanen vor. Foto: IFM-GEOMAR

An dem vergleichsweise rauen Ostseeklima stört sich die Amerikanerin nicht, obwohl sie eigentlich an das sonnige Wetter Kaliforniens gewöhnt ist. Die letzten Jahre hatte sie an der University of California in Berkeley und an der University of Southern California in Los Angeles verbracht. Dort lernte sie auch ihre Gastgeberin Tina Treude kennen, die sie schließlich überzeugen konnte, nach Kiel zu kommen. Ein weiteres Argument für Bertics, nach Deutschland zu kommen, sind familiäre Wurzeln, die in Kiel liegen. Nachdem sie einige Jahre in amerikanischen Großstädten gelebt hat, mag sie an Kiel die „familiäre Kleinstadtatmosphäre“ und die schöne Lage am Meer. Am IFM-GEOMAR gefällt ihr der gute und recht unkomplizierte Zugang zu Forschungsschiffen. Tagesfahrten zu bekommen sei viel einfacher als an den beiden Einrichtungen in Kalifornien, an denen sie vorher studiert und gearbeitet hat.

An Familie denkt die 29-Jährige im Moment noch nicht. Selbst wenn, meint sie, würde sich das auch sicher mit ihrer beruflichen Karriere vereinbaren lassen. Ihr Ziel ist eine Professur; wo, das steht noch in den Sternen. Auch wenn sie selbst ehrgeizig ist, muss noch Raum zum Leben bleiben. Wenn sie nicht forscht, dann taucht, wandert und reist sie gerne. „Hier in Europa gibt es so viel zu entdecken“, sagt sie. Zuletzt traf sie andere Humboldtianer in Kroatien bei einer Konferenz. Und natürlich war sie bei dieser Gelegenheit wieder am Meer. Wenn auch zum Baden und ausnahmsweise einmal nicht zum Forschen.

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