Wie das Meer mit uns verbunden ist

Lange Zeit hat man angenommen, dass nur die oberste Schicht der Meere belebt und unterhalb einer gewissen Tiefe ein sauerstofffreier Bereich liegt, in dem alles tot ist. Um 1870 hat sich das verändert. In verschiedenen Expeditionen wurde die Tiefsee beforscht. Dänemark hat Expeditionen beauftragt, dann Großbritannien, und in weiterer Folge auch die österreichische Monarchie, und man hat festgestellt, dass es durchaus Lebewesen in der Tiefsee gibt.

Die größten Fortschritte in Bezug auf das Wissen über das Meer hat es immer während Kriegen gegeben. Beispielhaft war der Zweite Weltkrieg. Für die Kriegsführung war es entscheidend, dass man wusste, welche Strömungen wo sind, auch in den tieferen Lagen. Die Meeresforschung hat also plötzlich sehr großen Widerhall gefunden und es wurde mehr Geld in die maritime Forschung investiert. Davor waren es vor allem Meeresforscher wie Fridtjof Nansen aus Norwegen und die österreichischen Polarforscher um Carl Weyprecht. 

In dieser Zeit hat man Phänomene wie den Ekmandrift und die Corioliskraft entdeckt: Wenn ein Wasser vom Äquator nach Norden strömt, dann wird es aufgrund der Drehung der Erde in der Nordhemisphäre nach rechts, in der Südhemisphäre nach links abgelenkt. Auch die Wirkung des Golfstroms hat man erkennt, der vom Golf von Mexiko kommt und dann Richtung Europa zieht. Eine warme Strömung, die es möglich macht, dass in Skandinavien noch durchaus ein angenehmes Leben möglich ist, während auf der anderen Seite auf demselben Breitengrad in Kanada oder auch Grönland Eis ist. 

Nach dem Zweiten Weltkrieg hat wieder ein Österreicher eine Rolle gespielt, Walter Munk, Sohn einer jüdischen Bankiers-Familie in Wien, die schon 1932 in die USA geflohen ist. Er hat in New York studiert und war dann am renommierten Scripps Institution of Oceanography in San Diego, wo ich auch Postdoc war, eines der größten Meeresforschungsinstitute. Munk ist ein sehr berühmter Ozeanograph geworden. Er hat den D-Day berechnet, also wann die Landung der Alliierten in der Normandie auf Grund des Gezeitenhubs, des Windes und weiterer Faktoren am günstigsten ist. Ich finde, das ist eine spannende Geschichte, der Österreicher, der in den USA studiert und dann den D-Day berechnet. Er war zur 75-Jahr-Feier des D-Day eingeladen, aber er ist eine Woche davor verstorben, im Alter von 101 Jahren.

Meeresbiologie ist traditionell küstenorientiert und erforscht das, was man mit Schnorcheln und Tauchen erreichen kann. Ozeanografie interessiert sich für die Meere offshore, also weg vom Kontinentalschelf. Da das eine viel größere Fläche ist, hat alles, was man dort erforscht, eine viel breitere Bedeutung. Wir vereinen im Department der Universität Wien beide Richtungen, die Meeresbiologie und die biologische Ozeanografie. Wir forschen zum Stoffwechsel von Mikroorganismen in der Tiefsee. Aufgrund der Konsumation von Organismen weiter oben, steht den Organismen in der Tiefe eigentlich weniger Nahrung zur Verfügung, als sie scheinbar benötigen. Wir versuchen die Frage zu beantworten, wovon die Organismen in der Tiefe leben und welchen Einfluss der hohe hydrostatische Druck auf den Stoffwechsel der Organismen der Tiefsee hat.

Die Meeresbiologie war Teil des Zoologischen Instituts. Man ist nicht auf die Ökologie, also die biologischen Zusammenhänge, eingegangen, sondern hat einzelne Organismen beschrieben. Das hat um das Jahr 1800 begonnen. Pula war der Hafen der Monarchie. Von dort sind die Schiffe ausgefahren, bis ins Rote Meer, und sind mit einer Menge Material zurückgekehrt, das seziert, detailliert beschrieben oder abgezeichnet wurde. Heute sind die Exponate überwiegendin den Speicherräumen des Naturhistorischen Museums in Wien – eine der größten Sammlungen weltweit. 

Als der Aufschwung kam, sind kaum Wissenschaftler an Bord gewesen, sondern man hat Fischer ausgeschickt. Die haben dann manchmal geschummelt, denn sie bekamen mehr Sold, wenn sie sagten, dass die gefangenen Tiere aus größerer Tiefe stammten. Als man dann Tauchgeräte erfunden hat, ist man draufgekommen, dass die angeblichen Tiefseeorganismen eigentlich auch schon in 20 Meter Tiefe vorkommen. Diese Abteilung der Meeresbiologie wurde dann in den 1970er Jahren von Rupert Riedl gegründet. 

Das Meer ist unmittelbar mit dem Land verknüpft. Es hat einen großen Einfluss auf den ganzen Planenten und auch auf Binnenländer wie Österreich. Österreicher kennen das Meer meist nur vom Urlaub, aber das Meer prägt und schützt unser Klima. Aufgrund des Anstiegs von Kohlendioxid in der Atmosphäre hat das Meer viel Kohlendioxid aufgenommen. Es wäre etwa um 35 Grad Celsius wärmer, wenn das Meer kein Kohlendioxid Speicher wäre. Das Meer macht es möglich, dass wir noch auf der Erde leben können.

Etwa 25 Prozent von dem, was wir an fossilen Brennstoffen verbrennen, wird vom Meer aufgenommen, 50 Prozent geht in die Atmosphäre. Etwa 25 Prozent wird vom Land aufgenommen, von Wäldern, die wieder zunehmen, da vor allem in der Nordhemisphäre weniger Holz als früher gebraucht wird. Aufgrund dieser Zunahme an Kohlendioxid in der Atmosphäre haben wir einen Anstieg der Temperatur an Land aber auch marine Hitzewellen.

Man kann sich vorstellen, dass eine Erwärmung von 4 oder 5 Grad Celsius drastische Folgen für ein Ökosystem hat. Bei längeren Hitzeperioden sterben beispielsweise Korallenriffe. Die Korallen im Großen Barriereriff sind weniger hitzeresistent als die im Roten Meer. Daher gibt es die Idee, dass man Korallen vom Roten Meer nach Australien ins Große Barriereriff verpflanzt. Da muss man sehr vorsichtig sein, wenn man neue Arten einbringt und man nicht weiß, wie sich diese verhalten. 

Ein Beispiel ist die Meerwalnuss-Qualle. Große Schiffen müssen Ballastwasser nehmen. Wenn der Treibstoffvorrat weniger wird, dann hebt sich das Schiff aus dem Wasser und um das zu kompensieren, wird Wasser aufgenommen. Da sind natürlich auch Lebewesen drin, die dann im nächsten Hafen abgelassen werden. Und so kommt es, dass diese Walnuss-Qualle von Mittelamerika ins Schwarze Meer gelangt ist, mittlerweile auch in der Ostsee und der Adria. Die Quallen kommen von April bis September in Massen vor und fressen das gesamte Plankton auf. So verarmt das Meer und die Biodiversität wird geringer. In der Nordsee kennt man schon achtzig invasive Arten. Jetzt gibt es Anstrengungen, das Ballastwasser abzutöten, bevor es abgelassen wird, durch UV-Strahlung etwa.

Das eine ist der beschriebene Temperaturanstieg, weshalb ganze Lebensgemeinschaften nach Norden wandern. Subtropische Formen wandern nach Norden und die nördlicheren wandern in Richtung Pole. Und die, die schon an den Polen sind, können nicht mehr ausweichen und werden systematisch verdrängt, und zwar nicht nur der Eisbär. In der Ökologie nennt man das die Tipping Points. Wenn die Anpassungsfähigkeit von Organismen überschritten wird, kippt das gesamte System und es entwickelt sich ein neues. Und das kann man nicht mehr zurückführen. Das ist der eine große Aspekt.

Der andere Aspekt ist, dass das Meer, in dem es mehr Kohlendioxid aufgenommen hat, saurer wird. Es gibt jetzt eine große Initiative, eine Denkfabrik von der UNO, um zu schauen, wie man dem Anstieg des Kohlendioxids in der Atmosphäre entgegenwirken kann. Wir messen das in parts per million, ppm. In den vergangenen eine Million Jahren schwankte der Kohlendioxid -Anteil zwischen 180 in den Eiszeiten und 280 ppmin den Zwischeneiszeiten. Jetzt sind wir bei über 425 ppm in der Atmosphäre. Selbst wenn wir irgendwann einmal ein Plateau erreichen, geht die Kohlendioxid -Konzentration von allein nicht wieder zurück. Das Ziel wäre es, langfristig gesehen, die Kohlendioxid -Konzentration wieder auf 300 ppm zurückzubringen. 

Dieser Einfluss von Kohlendioxid auf das Klima wurde 1956 zum ersten Mal in einer wissenschaftlichen Publikation erwähnt. Auch dort war ein ehemaliger Österreicher beteiligt, Hans Suess, der Enkel von Eduard Suess. Eduard Suess war der Entwickler der Hochquellwasserleitung in Wien. Sein Enkel wanderte dann in den 1930er-Jahren in die USA aus und lehrte dort am erwähnten Scripps Institution of Oceanography. Er hat zusammen mit Roger Revelle das erste Mal den Zusammenhang hergestellt zwischen dem Anstieg an Kohlendioxid in der Atmosphäre und dem Global Warming. Sie haben den Begriff Global Warming geprägt. Und das war vor fast siebzig Jahren. Es ist beachtlich, wie lange es gedauert hat diese Zusammenhänge zwischen Kohlendioxid-Anstieg und der Atmosphäre und der globalen Erwärmung in das Bewusstsein der Bevölkerung und der politischen Entscheidungsträger zu bringen

Etwa Carbon Capture, also das Sammeln von Kohlendioxid aus der Luft in großen Tanks, was an Land sehr energieaufwendig ist. Dann gibt es auch noch die Idee, den Ozean dazu zu bringen, dass er mehr Kohlendioxid aufnimmt, als er abgibt. Dafür gibt es verschiedenste Möglichkeiten, wie die Aufforstung von Seegraswiesen oder Mangroven in tropischen Küstengewässern. Das erhöht zwar die Biodiversität, ist aber für die Kohlendioxidaufnahme im Meer recht ineffizient. Was effizienter scheint, wären chemische Lösungen, die Kohlendioxid binden. Chemikalien wie etwa Magnesiumhydroxid binden Kohlendioxid. Das hätte auch zur Folge, dass die Versauerung des Meeres reduziert wird und der pH-Wert des Meeres wieder ansteigst. Organismen wie Korallen brauchen ein basisches Milieu.

Der Nachteil ist, dass man nicht weiß, was das mit dem System macht. Wir müssen vorsichtig sein. Gegenwärtig gibt es einzelne Studien aus Kanada, wo man eine Bucht mit Magnesiumhydroxid anreichert und schaut, wie Organismen darauf reagieren. Es scheint die beste Methode zu sein, aber man muss es ordentlich testen. Die Frage wäre dann, wie man das Magnesiumhydroxid weiträumig ins Meer bringt. Es geht sicher nicht rasch, die Kohlendioxid -Konzentration wieder zu senken. 

Leben gibt es immer, auch in den sogenannten Dead Zones, wo es sauerstofflos ist, wie in Teilen des Golfes von Mexiko. Da gibt es große Zonen, wo der Mississippi eine Menge Nährstoffe reinbringt und die Organismen in den unteren Schichten den Sauerstoff veratmen, bis keiner mehr da ist. Es gibt dort keine Wirbeltiere, aber es gibt Bakterien, die einen Stoffwechsel haben, der an das heranreicht, was unter Sauerstoffbedingungen herrscht.

Todeszonen ist ein sehr anthropozentrischer Begriff, denn es gibt auch ein anaerobes Leben, also ein Leben auch wenn kein Sauerstoff verfügbar ist. Leben wird es immer geben und das Meer wird sich weiter ändern, durch Hitzewellen oder Eutrophierung, also Überdüngung.

Wenn man überdüngt, dann wachsen schnell massig Algen, die dann wieder absterben, weil sie einfach zu viele Nährstoffe verbrauchen. Das führt zu einer Verarmung der Biodiversität. Was ebenso zunimmt ist der Einfluss von Chemikalien, Emerging Pollutants nennt man das. Jedes Jahr werden neue Pharmazeutika auf den Markt gebracht, Herbizide, Fungizide, Pestizide. Sie werden meistens nur sehr oberflächlich getestet und dann zertifiziert. Es stellt sich dann immer erst im Nachhinein heraus, welche Auswirkung sie haben. 

Dazu kommen die anderen Abwässer. Alle Menschen, die Pillen schlucken, scheiden diese auch wieder aus. Im Abfluss von Wien hat man Kokainrückstände im Maximum am Sonntag oder Montag, weil das eben am vorangegangenen Wochenende konsumiert wurde. All das hat Einfluss auf Organismen. Oder die PFAS, diese sogenannten Ewigkeitschemikalien, die man unter Anderem in Funktionswäsche findet, und die über Waschvorgänge ins Grundwasser gelangen. Das ist ein großes Problem. 

Die Organisation Global 2000 veröffentlicht Berichte zu Trinkwasser und Mineralwasser. In vielen Mineralwasserflaschen sind Rückstände, die das erlaubte Maß übersteigen. Diese Probleme werden immer größer, weil diese Substanzen nicht biologisch abbaubar sind, ebenso problematisch sind die Akkumulationen an Mikroplastik in der Umwelt und im menschlichen Körper.