Probennahme an den Mesokosmen im Raunefjord, Norwegen. Foto: Maike Nicolai, GEOMAR

Forscher entnehmen eine Wasserprobe aus einem Mesokosmos. Foto: Maike Nicolai, GEOMAR

Eine spezielle Mess-Sonde erfasst Temperatur, pH-Wert sowie Salz-, Sauerstoff und Chlorophyllgehalt in verschiedenen Tiefen. Foto: Maike Nicolai, GEOMAR

Ein Planktonnetz wird in einen Mesokosmos eingebracht. Foto: Maike Nicolai, GEOMAR

Das Forschungsschiff POSEIDON brachte die Mesokosmen aus Bergen zurück nach Kiel. Foto: Solvin Zankl

21.07.2015

Gewinnern und Verlierern der Ozeanversauerung auf der Spur

Mesokosmen-Experiment in Norwegen erfolgreich beendet

21.07.2015/Bergen, Kiel. Um besser zu verstehen, wie die Ozeanversauerung die Planktongemeinschaft und den Stoff-Austausch innerhalb des marinen Nahrungsnetzes beeinflusst, waren Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zwei Monate lang im Raunefjord bei Bergen (Norwegen) im Einsatz. Ihre Beobachtungen bestätigen, dass positive und negative Effekte zu erwarten sind. Zu den Verlierern zählen die Flügelschnecke Limacina helicina und die Kalkalge Emiliania huxleyi. Die gelatinöse Zooplankton-Art Oikopleura dioica und das winzige Piko-Phytoplankton profitieren hingegen von der erhöhten Kohlendioxid-Konzentration im Wasser.

Acht Mesokosmen, 36 Forscher, 50 Probenahme-Tage – und ein weiterer großer Schritt im Verständnis der Ozeanversauerung: Von Anfang Mai bis Anfang Juli untersuchte ein Team von Wissenschaftlern unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel im Raunefjord bei Bergen (Norwegen), wie die komplexe marine Lebensgemeinschaft reagiert, wenn der Ozean durch die Aufnahme von Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre zunehmend versauert. „Unsere Studie war in vielerlei Hinsicht außergewöhnlich, und wir sind sehr zufrieden mit dem Verlauf und unseren Daten“, zieht Prof. Dr. Ulf Riebesell, Professor für Biologische Ozeanografie am GEOMAR und Leiter des Experiments, begeistert Bilanz. „Keine der bisherigen Studien hat uns so deutlich vor Augen geführt, wie entscheidend die Wechselwirkungen innerhalb des Nahrungsnetzes für die Sensitivität der Planktongemeinschaft gegenüber der Ozeanversauerung sind.“

Für ihren Langzeit-Versuch nutzten die Forscher die KOSMOS Mesokosmen (KOSMOS: Kiel Off-Shore Mesocosms for Future Ocean Simulations), schwimmende Experimentieranlagen mit einem Fassungsvermögen von je 55.000 Litern. Vier der Mesokosmen brachten sie auf erhöhte Kohlendioxid-Konzentrationen. Anschließend zeigten regelmäßige Probennahmen und Analysen, wie sich die eingeschlossene Lebensgemeinschaft entwickelt.

Um zu testen, ob sich die weltweit wichtigste einzellige Kalkalge Emiliania huxleyi per Evolution an Ozeanversauerung anpassen kann, wurden Individuen in die Mesokosmen eingesetzt, die sich im Labor über 2500 Generationen auf das Überleben unter saureren Bedingungen eingestellt hatten. Im Mittelpunkt stand die Frage, ob die erzielte Laboranpassung die Art befähigt, sich im saureren Wasser auch innerhalb der natürlichen Lebensgemeinschaft zu behaupten und die negativen Auswirkungen der Ozeanversauerung teilweise oder ganz zu kompensieren.

Erkenntnisse aus der aktuellen Studie geben keinen Anlass zur Entwarnung: Die evolutionäre Anpassung bewahrte die Kalkalge nicht vor höheren Verlustraten und geringeren Bestandsdichten unter Ozeanversauerung. Emiliania huxleyi spielt eine wichtige Rolle für den Transport von Kohlenstoff in die Tiefe des Ozeans – und damit für seine Fähigkeit, Kohlendioxid zu speichern und den Klimawandel abzumildern. Außerdem setzen die Kalkalgen das klimakühlende Gas Dimethylsulfid (DMS) frei.

Ein weiterer Verlierer wird die Flügelschnecke Limacina helicina sein. Der „Seeschmetterling“, der sein Gehäuse aus der besonders leicht löslichen Kalk-Art Aragonit aufbaut, stellt eine wichtige Nahrungsquelle für Fische, Meeressäuger und Seevögel dar. „Wenn die Flügelschnecken unter der Versauerung leiden, könnte ein wichtiges Bindeglied in der Nahrungskette verloren gehen“, erklärt Dr. Silke Lischka, Meeresbiologin am GEOMAR. „Die bisher ausgewerteten Ergebnisse zeichnen ein klares Bild. Limacina bekommt mit fortschreitender Ozeanversauerung zunehmend Probleme, in ihrer ökologischen Nische zu überleben.“

Gleichzeitig zeigten die Experimente, dass es auch Gewinner geben könnte. Neben dem winzigen Piko-Phytoplankton reagierte auch größeres Zooplankton der Art Oikopleura dioica positiv auf höhere Kohlendioxid-Konzentrationen in den Mesokosmen. Diese Beobachtung bestätigt vorangegangene Labor-Experimente und Studien in landbasierten Versuchsanlagen der meeresbiologischen Station der Universität Bergen. „Oikopleura dioica ist ein planktonisches Manteltier mit globaler Verbreitung. Es lebt in einer komplizierten Gallert-Struktur, mit deren Hilfe es ein breites Nahrungsspektrum sehr effizient einfangen kann“, erläutert Jean-Marie Bouqet, Techniker am Sars Zentrum für Marine Molekularbiologie und Doktorand an der Universität Bergen. „Oikopleura kann unter günstigen Bedingungen schnell große Populationsdichten erreichen und durch Massenentwicklungen das gesamte Nahrungsgefüge im Plankton umkrempeln. Genau das war auch in den angesäuerten Mesokosmen zu beobachten.“

Die Messdaten und Analysen der Wissenschaftler decken das gesamte Spektrum vom kleinsten bis zum größten Plankton und Fischlarven sowie den Stoffaustausch und Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Ebenen des Nahrungsnetzes ab. „Da wir insgesamt rund 50 Parameter erfassen und viele Analysen erst in unseren Heimatlaboren durchgeführt werden können, dauert die Auswertung noch einige Monate“, kündigt Riebesell an. „Doch dann können wir Erkenntnisse aus verschiedenen Bereichen wie ein Puzzle zusammensetzen und gemeinsam interpretieren.“ Schon jetzt wird deutlich, dass eine fortschreitende Ozeanversauerung nicht ohne Folgen für die Artenvielfalt, das Nahrungsgefüge und die Stoffumsätze im Meer bleiben wird. Wie stark diese sich ausprägen werden und wie weitreichend auch wir Menschen davon betroffen sein werden, hängt wesentlich davon ab, in welchem Maße es uns gelingt, die Kohlendioxid-Emission zu reduzieren.

Links:

www.uib.no Universität Bergen

www.oceanblogs.org/kosmos2015 Blog zum Experiment

Ansprechpartner:
Maike Nicolai (GEOMAR, Kommunikation & Medien), Tel.: 0431 600-2807, presse(at)geomar.de