Sauerstoffmangel in der Adria

Keine andere Umweltvariable hat sich während der letzten Dekaden dramatischer verändert als gelöster Sauerstoff im Meerwasser. Aktuell wurden weltweit mehr als 415 Küstenlebensräume (Gesamtfläche > 245 000 km) als sauerstoffarm (hypoxisch) und eutroph eingestuft. Auch in der Nordadria treten seit Mitte der 70iger Jahre wiederholt Sauerstoffkrisen mit ernsthaften Konsequenzen für das Ökosystem auf. Und dennoch, obwohl solche Vorkommnisse hier als auch anderenorts zunehmen, bleiben deren Beginn und Ausmaß weiterhin nicht vorhersehbar, folglich schwer untersuchbar. Zudem erschwert auch das rasche Sterben der Meeresbodenbewohner eine umfassende Dokumentation. Im Rahmen des derzeitig auslaufenden FWF-Projektes (AP17655-B03) wurde eine Unterwasserkammer (EAGU; Experimental Anoxia Generating Unit), ausgestattet mit Zeitrafferkamera, Blitzen sowie Messsensoren entwickelt, welche autonom und kleinstflächig Sauerstoffkrisen erzeugt und benthische Reaktionen quantifiziert. Dieses Projekt baut auf diesem Unterwassergerät auf, wobei bisher die Makroepifauna im Fokus stand. Nun werden Schlüsselrepräsentanten der Makroinfauna und Meiofauna sowie die Sedimentgeochemie miteinbezogen. Des Weiteren wird das EAGU Konzept noch einen Schritt weitergeführt und postanoxische Entwicklungen der Makro- sowie Meiofauna untersucht. Diese einzigartige Versuchsreihe wird detaillierte Reaktionen auf allen relevanten Ebenen - Individuen, Arten, funktionellen Gruppen, Lebensgemeinschaft - im Lebensraum dokumentieren. Die Studie ist eine Kooperation zwischen dem Dept. für Meeresbiologie und dem Dept. für Paläontologie, beide Universität Wien. Zudem konnt ein hochkarätiges Team von internationalen Kooperationspartnern (Marine Biology Station Piran, Slowenien; University of Gent, Belgien; University of Angers, Frankreich; University of Plymouth, UK) gewonnen werden, das uns beim Aufarbeiten und Interpretieren der Proben und Photos/Filme unterstützen wird. Dieses Projekt liefert einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der Anoxien als zunehmend wachsende Bedrohung seichter Küstenökosysteme. Es setzt einen ökologischen Rahmen für Hypoxie-Toleranzexperimente und liefert einen Beitrag zur anhaltenden Debatte um gültige Grenzwerte und Indikatororganismen. Außerdem trägt es zur aktuellen Diskussion im Themenkomplex Klimawandel, Eutrophierung und Biodiversitätsverlust bei. Die multidisziplinären Resultate sind für Meeres- und Umweltwissenschaftler sowie politische Entscheidungsträger in den von sogenannten "Todeszonen" betroffenen Gebieten von Interesse. Küstenmanager könnten fundiertere Entscheidungen bezüglich Status des betroffenen Gebietes treffen, Strategien formulieren um Sauerstoffkatastrophen zu verhindern oder Wiederbesiedelungen zu fördern, sowie Kriterien für Standort und Grenzen von Schutzgebieten festlegen. Letztlich können auch Marikulturen in Slowenien, Kroatien und Italien direkt profitieren, da sie lokalen Auswirkungen von Sauerstoffkrisen auf das Ökosystem und seine Organismen als auch auf ihren Lebensunterhalt besser beurteilen können.

Die Weltmeere sind vielfachen Bedrohungen ausgesetzt. Nur eine Form von Verschmutzung die Eutrophierung oder Überdüngung ist jedoch in der Lage ganze Meeresökosysteme zu zerstören. Das eindeutigste Symptom der Eutrophierung ist Sauerstoffmangel. Dieser Mangel kann am Meeresboden großflächig zum Absterben der Organismen führen. Heute sind weltweit ca. 500 solcher sogenannter Todeszonen beschrieben, darunter die Nordadria. Unser Projekt setzte ein speziell dafür an der Universität Wien entwickeltes Instrument ein, um die Auswirkung solcher Sauerstoffkrisen in der Nordadria zu untersuchen. Der experimentelle Ansatz war wegen der schlechten Voraussagbarkeit solcher Ereignisse notwendig: die Ökosystemzusammenbrüche wurden daher selten und dann oft nur bruchstückhaft dokumentiert. Unser Projekt hat erfolgreich Sauerstoffkrisen auf kleinen Flächen am Meeresboden (50 x 50 cm) in 24 m Tiefe erzeugt. Dokumentiert wurden die Auswirkungen auf die Sedimentchemie, auf zwei Gruppen von mikroskopischen Organismen (Ruderfußkrebse und Foraminiferen) und auf einer Vielzahl größerer Organismen, die die Lebensgemeinschaften hier prägen (z.B. Schwämme, Krebse, Schlangensterne, Seescheiden). Weiters verfolgten wir die Wiederbesiedlungsprozesse über einen Zeitraum von Tagen bis Jahren. Wir wendeten eine breite Palette an Arbeitsmethoden an, darunter Sedimentproben und Sedimentchemie-Analysen bis hin zu Zeitrafferaufnahmen. Die Resultate zeigen, dass die Änderungen im Sediment auch von den absterbenden Organismen an der Sedimentoberfläche bestimmt wurden, dass die Ruderfußkrebse sehr empfindlich gegenüber Sauerstoffmangel waren (wobei eine Untergruppe bis zu zwei Wochen überleben konnte), und dass die Foraminiferen wesentlich toleranter waren (manche haben bis zu zehn Monate Sauerstofflosigkeit und den parallel dazu auftretenden toxischen Schwefelwasserstoff überlebt). Wir konnten die zahlreichen Verhaltensänderungen sowie die Reihenfolge des Absterbens der Fauna dokumentieren. Auch die Reihenfolge der angelockten Räuber und Aasfresser Fische, Einsiedlerkrebse und Schnecken konnte erstmals dokumentiert werden. Unser Ansatz zeichnet sich dadurch aus, dass die Experimente im Freiland und innerhalb der Lebensgemeinschaft durchgeführt wurden. Wir konnten keine Wiederbesiedlung der Bodenfauna in unseren Versuchsquadraten feststellen, auch nicht nach zwei Jahren. Dies verdeutlicht, dass die Lebensgemeinschaften am Meeresboden durch Sauerstoffmangel sehr schnell (innerhalb von Tagen) zusammenbrechen, die Wiederbesiedlung jedoch ein Langzeitprozess ist (von Jahren bis Dekaden). Die Resultate untermauern, dass solche seichten Küstengebiete als empfindlich einzustufen sind: größere Anstrengungen müssen unternommen werden um sicherzustellen, dass weitere Störungen darunter schädliche Fischereimethoden nicht die Schäden erhöhen und die Erholungsphasen verlängern.Die Resultate des Projektes wurden in einigen hochrangigen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Ein Sonderband der Zeitschrift Biogeosciences wurde dem Projekt gewidmet (mit Beiträgen von ProjektteilnehmerInnen aus sechs Ländern). Die Ergebnisse dieses internationalen multi-disziplinären Unterfangens flossen auch in zwei Buchkapiteln ein. Weitere Informationen finden sich auf unserer Webseite: www.marine-hypoxia.com.