Wenn der Sauerstoffgehalt im Meer sinkt, steht den Fischen eine ungewisse Zukunft bevor

Nov 23, 2023

Vor der Küste Südostchinas boomt eine bestimmte Fischart: die Bombay-Ente mit seltsamem Namen, ein langer, schlanker Fisch mit einem markanten, aufgerissenen Kiefer und einer Konsistenz wie Gelee. Wenn Forschungsschiffe den Meeresboden vor dieser Küste durchforsten, fangen sie heute mehr als 200 kg gelatineartigen Fisch pro Stunde – eine mehr als zehnfache Steigerung vor mehr als einem Jahrzehnt. „Es ist ungeheuerlich“, sagt Daniel Pauly, Fischereiforscher der University of British Columbia, über die explosionsartige Zunahme der Zahlen.

Der Grund für diese Masseninvasion sei laut Pauly der extrem niedrige Sauerstoffgehalt in diesen verschmutzten Gewässern. Fischarten, die mit weniger Sauerstoff nicht zurechtkommen, sind geflohen, während die Bombay-Ente, Teil einer kleinen Untergruppe von Arten, die physiologisch besser mit weniger Sauerstoff zurechtkommt, eingezogen ist.

Der Boom macht einige Leute glücklich, denn Bombay-Ente ist perfekt essbar. Aber der Zustrom bietet einen Vorgeschmack auf eine düstere Zukunft für China und den Planeten insgesamt. Mit der Erwärmung der Atmosphäre wird den Ozeanen auf der ganzen Welt immer mehr Sauerstoff entzogen, was viele Arten dazu zwingt, ihre gewohnten Heimatorte zu verlassen. Forscher gehen davon aus, dass es an vielen Orten zu einem Rückgang der Artenvielfalt kommen wird, so dass nur noch wenige Arten mit den härteren Bedingungen zurechtkommen. Mangelnde Ökosystemvielfalt bedeutet mangelnde Widerstandsfähigkeit. „Deoxygenierung ist ein großes Problem“, fasst Pauly zusammen.

Unser zukünftiger Ozean – wärmer und sauerstoffarm – wird nicht nur weniger Fischarten beherbergen, sondern auch kleinere, verkümmerte Fische und, um das Ganze noch schlimmer zu machen, mehr Treibhausgas produzierende Bakterien, sagen Wissenschaftler. Die Tropen werden sich entleeren, wenn die Fische in sauerstoffreichere Gewässer ziehen, sagt Pauly, und die bereits an den Polen lebenden Spezialfische werden vom Aussterben bedroht sein.

Fische in wärmeren Gewässern haben einen höheren Stoffwechsel und benötigen mehr Sauerstoff (Quelle: Getty Images)

Forscher beklagen, dass das Sauerstoffproblem nicht die Aufmerksamkeit erhält, die es verdient, da die Versauerung und Erwärmung der Ozeane sowohl in den Schlagzeilen als auch in der akademischen Forschung den Großteil der Schlagzeilen ausmachen. Erst im April dieses Jahres hieß es in den Schlagzeilen, dass die globalen Oberflächengewässer heißer seien als je zuvor – eine erschreckend milde Durchschnittstemperatur von 21 °C (70 °F). Das ist offensichtlich nicht gut für das Meeresleben. Aber wenn Forscher sich die Zeit nehmen, die drei Effekte – Erwärmung, Versauerung und Sauerstoffentzug – zu vergleichen, sind die Auswirkungen eines niedrigen Sauerstoffgehalts am schlimmsten.

„Das ist nicht so überraschend“, sagt Wilco Verberk, Ökophysiologe an der Radboud-Universität in den Niederlanden. „Wenn einem der Sauerstoff ausgeht, sind die anderen Probleme belanglos.“ Fische müssen wie andere Tiere atmen.

Der Sauerstoffgehalt in den Weltmeeren ist zwischen 1960 und 2010 bereits um mehr als 2 % gesunken und es wird erwartet, dass er im nächsten Jahrhundert um bis zu 7 % unter den Wert von 1960 sinken wird. Einige Stellen sind schlimmer als andere – der Nordostpazifik hat mehr als 15 % seines Sauerstoffs verloren. Laut dem Sonderbericht 2019 des Internationalen Gremiums für Klimaänderungen (IPCC) über die Ozeane hat sich das Volumen der „Sauerstoffminimumzonen“ in den Weltmeeren – in denen große Fische nicht gedeihen können, Quallen jedoch schon – von 1970 bis 2010 um ein Vielfaches erhöht 3 % und 8 %.

Der Sauerstoffabfall wird durch einige Faktoren bestimmt. Erstens schreiben die Gesetze der Physik vor, dass wärmeres Wasser weniger gelöste Gase aufnehmen kann als kühleres Wasser (aus diesem Grund ist eine warme Limonade weniger kohlensäurehaltig als eine kalte). Mit der Erwärmung unserer Welt verlieren die Oberflächengewässer unserer Ozeane neben anderen gelösten Gasen auch Sauerstoff. Dieser einfache Löslichkeitseffekt ist für etwa die Hälfte des bisher beobachteten Sauerstoffverlusts in den oberen 1.000 m (3.3300 Fuß) des Ozeans verantwortlich.

In tieferen Lagen wird der Sauerstoffgehalt größtenteils durch Strömungen bestimmt, die das Oberflächenwasser nach unten durchmischen, und auch dies wird durch den Klimawandel beeinflusst. Durch das Schmelzen des Eises kommt frisches, weniger dichtes Wasser hinzu, das sich in Schlüsselregionen nicht nach unten vermischen kann, und die im Vergleich zum Äquator hohe Erwärmung der Atmosphäre an den Polen dämpft auch die Winde, die die Meeresströmungen antreiben.

Schließlich verbrauchen im Wasser lebende Bakterien, die sich von Phytoplankton und anderen organischen Abfällen ernähren, wenn diese auf den Meeresboden fallen, Sauerstoff. Dieser Effekt kann entlang der Küsten massiv sein, wo abfließender Dünger Algenblüten antreibt, die wiederum sauerstofffressende Bakterien ernähren. Dadurch entstehen immer mehr „tote Zonen“, darunter auch die berüchtigte im Golf von Mexiko.

Forscher haben sogar vermutet, dass die zunehmende Verschmutzung durch Mikroplastik das Problem des Sauerstoffmangels verschärfen könnte. Diese Theorie sagt voraus, dass, wenn Zooplankton sich mit Mikroplastik statt mit Phytoplankton – ihrer üblichen Beute – füllt, sich letzteres vermehren und wiederum alle sauerstofffressenden Bakterien auf ihrem Weg zum Meeresboden ernähren wird.

Wenn der Sauerstoffgehalt sinkt, wird die Zahl der Quallen voraussichtlich zunehmen, sagen Wissenschaftler (Quelle: Getty Images)

Das Global Ocean Oxygen Network – eine wissenschaftliche Gruppe, die im Rahmen der Dekade der Meereswissenschaften für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (2021–2030) gegründet wurde – berichtet, dass die Fläche mit sauerstoffarmem Wasser im offenen Ozean seit den 1960er Jahren um 1,7 zugenommen hat Millionen Quadratmeilen (4,14 Millionen Quadratkilometer). Das ist eine Fläche, die etwas mehr als halb so groß ist wie Kanada. Einer Studie aus dem Jahr 2021 zufolge werden bis 2080 mehr als 70 % der Weltmeere einen spürbaren Sauerstoffmangel erleben.

Im Jahr 2018 unterzeichneten Hunderte von Forschern, die sich mit Sauerstoffverlust befassen, die Kieler Erklärung, um dringend mehr Bewusstsein für das Problem zu fordern und sich gleichzeitig für die Begrenzung von Umweltverschmutzung und Erwärmung einzusetzen. Forscher sind derzeit dabei, eine globale Ozeansauerstoffdatenbank und ATlas (GO2DAT) einzurichten, um alle Daten zu konsolidieren und zu kartieren.

Andrew Babbin, ein Biogeochemiker am MIT und Mitglied des Lenkungsausschusses von GO2DAT, kartierte im Jahr 2021 riesige Gebiete mit extrem niedrigem Sauerstoffgehalt im Pazifik. „Es ist auf jeden Fall besorgniserregend“, sagt Babbin, der hofft, die Kartierungsübung in etwa einem Jahrzehnt wiederholen zu können, um zu sehen, wie sich die Dinge ändern. Ein Problem sei, stellt er fest, dass sauerstoffarme Bedingungen dazu neigen, eine Klasse anoxischer Bakterien zu beherbergen, die Methan oder Lachgas produzieren – starke Treibhausgase.

Die Modellierung der Nettoauswirkungen der drei Faktoren – Löslichkeit, Mischung und Mikrobiologie – hat sich als schwierig erwiesen. „Jedes davon ist schwer“, sagt Babbin. „Wenn man sie dann alle zusammenzählt, ist es enorm schwierig, Vorhersagen zu treffen.“ In den Tropen beispielsweise deutet ein Modell darauf hin, dass ein sich veränderndes Gleichgewicht zwischen biologischen Faktoren, die den Sauerstoff verbrauchen, und der Vermischung der Ozeane, die Sauerstoff liefert, den Sauerstoffgehalt bis etwa 2150 senken, ihn dann aber erhöhen wird – eine potenziell gute Nachricht für tropische Fische . Insgesamt scheinen Klimamodelle jedoch die Veränderungen des Sauerstoffgehalts unterschätzt zu haben, der schneller als erwartet abnimmt.

Die Auswirkungen auf das Meeresleben werden kompliziert – und nicht positiv sein.

Im Allgemeinen hat ein heißer Fisch einen höheren Stoffwechsel und benötigt mehr Sauerstoff. Forellen benötigen beispielsweise fünf- bis sechsmal mehr gelösten Sauerstoff, wenn das Wasser milde 24 °C (75 °F) hat, als wenn es kühle 5 °C (41 °F) hat. Wenn sich das Wasser erwärmt und der Sauerstoff austritt, erleiden viele Meeresbewohner einen doppelten Schlag. „Fische brauchen viel Sauerstoff, besonders die großen, die wir gerne essen“, sagt Babbin.

Derzeit gibt es in den Tropen etwa 6 Milligramm Sauerstoff pro Liter Meerwasser, an den kälteren Polen sind es 11 Milligramm pro Liter. Wenn der Gehalt unter 2 Milligramm pro Liter sinkt (eine Reduzierung um 60 bis 80 %), was in manchen Gegenden oft der Fall ist, gilt das Wasser offiziell als hypoxisch – zu sauerstoffarm, um viele Arten zu ernähren. Aber auch subtilere Tropfen können eine große Wirkung haben. Laut Pauly verbrauchen Fische bereits zehnmal mehr Energie zum Atmen als Menschen, da sie den dürftigen Sauerstoff aus dem zähflüssigen Wasser pumpen müssen.

Die Auswirkungen von niedrigem Sauerstoffgehalt sind Bergsteigern wohlbekannt, die in großen Höhen unter Kopfschmerzen und möglicherweise tödlicher Verwirrtheit leiden. Fische versuchen oft, aus sauerstoffarmen Gewässern wegzuschwimmen, aber wenn sie nicht entkommen können, werden sie träge. Niedrige Sauerstoffwerte wirken sich auf fast alles aus, einschließlich Fischwachstum, Fortpflanzung, Aktivitätsniveau und Überleben. Eine Vielzahl genetischer und metabolischer Veränderungen können den Fischen helfen, Energie zu sparen, allerdings nur in begrenzten Grenzen. Im Allgemeinen sind größere Fische stärker betroffen, einfach weil ihr Verhältnis von Körpervolumen zu Kiemen größer ist, was es schwieriger macht, ihre Zellen mit Sauerstoff zu versorgen. Überfischung hat bereits dazu geführt, dass die Zahl der Großfische im Meer zurückgegangen ist; Sauerstoffmangel dürfte diesen Effekt verstärken, sagt Verberk.

Die langfristigen chronischen Auswirkungen eines leicht verringerten Sauerstoffgehalts seien schwerer zu bewerten als die kurzfristigen Auswirkungen einer Hypoxie, sagt Verberk, und Forscher haben dringend mehr Forschung zu diesem Thema gefordert. „Zu leichter Hypoxie über einen längeren Zeitraum gibt es nicht so viele Studien, aber es ist wahrscheinlich, dass sie ziemlich starke Auswirkungen hat“, sagt er. „Wenn man kontinuierlich 7 % weniger Energie [aus 7 % weniger Sauerstoff] hat, wird sich das zu einem ziemlich großen Defizit summieren.“

Größere Fische wie Thunfisch können durch sinkende Sauerstoffwerte stärker beeinträchtigt werden (Quelle: Getty Images)

Fische sind bereits auf der Suche nach mehr Sauerstoff. Diejenigen, die in tieferen Gewässern leben, können in kältere und daher sauerstoffreichere Gewässer abwandern, während Fische, die in den obersten paar hundert Metern der Wassersäule leben, wie zum Beispiel Küstenfische, sich möglicherweise an die Oberfläche bewegen, um Luft zu holen. In einer Studie über kalifornische Rifffische von 1995 bis 2009 stiegen 23 Arten durchschnittlich 8,7 m (28,7 Fuß) pro Jahrzehnt in Richtung Oberfläche, als der Sauerstoffgehalt sank. Im tropischen Nordostatlantik wurden Thunfische durch Sauerstoffmangel in eine engere Wasserschicht getrieben; Insgesamt verloren sie von 1960 bis 2010 15 % ihres verfügbaren Lebensraums.

Während Erwärmung und Sauerstoffentzug oft Hand in Hand gehen, sind die beiden Effekte nicht immer und überall vollständig aufeinander abgestimmt, sagt Verberk. Das Ergebnis ist ein Flickenteppich aus Gebieten, die für das Gedeihen verschiedener Fische zu heiß oder zu sauerstoffarm sind, was zu einem Durcheinander verschiedener Fluchtwege führt. Forscher versuchen derzeit, die erwarteten Auswirkungen für verschiedene Arten abzubilden, indem sie untersuchen, wie Temperatur und Sauerstoff ihre zukünftigen Lebensräume einschränken könnten und wie sich diese Bereiche miteinander überschneiden werden.

Das könnte Ihnen auch gefallen:

Sobald die Fische in Gewässern sind, in denen sie atmen können, müssen sie sehen, welche Nahrung sie finden können – und welche Raubtiere sie meiden müssen. „Sauerstoffmangel wird ein Auslöser dafür sein, an andere Orte zu ziehen, aber diese anderen Orte sind nicht leer“, sagt Verberk. „Sie werden auf andere dort lebende Tiere treffen. Das wird die Konkurrenzinteraktionen zwischen den Arten verändern.“ Krabben, sagt Pauly, marschieren derzeit in der Antarktis, da sich das Wasser erwärmt, und werden sich an ungeschützten Weichtieren erfreuen. „Es wird eine Massenvernichtung geben“, sagt er.

Im vergangenen Jahrhundert, sagt Pauly, sei der größte Druck auf das Meeresleben die Überfischung gewesen, die zu einem enormen Rückgang der Fischbestände geführt habe. Das könnte sich ändern. Wenn wir die Überfischung unter Kontrolle bringen, so fährt er fort, werden klimabedingte Belastungen in den kommenden Jahrzehnten das größte Problem für das Leben im Meer darstellen. Eine Arbeit aus dem Jahr 2021 zeigte, dass die Ozeane bereits einem vierfach größeren Sauerstoffverlust ausgesetzt sind, selbst wenn die CO2-Emissionen sofort eingestellt werden.

Wenn man die Trends bei Erwärmung und Sauerstoffverlust aufzeichnet, wäre der katastrophale Endpunkt für den Ozean in Tausenden von Jahren „eine Suppe, in der man nicht leben kann“, sagt Pauly. Der Ozean habe bereits sporadisch hypoxische Zonen, sagt er, „aber man könnte sich vorstellen, dass alle toten Zonen der Welt zu einer einzigen verschmelzen, und das ist das Ende der Sache.“ Wenn wir die Treibhausgasemissionen nicht in den Griff bekommen, „müssen wir damit rechnen, dass das passiert“, sagt er.

--

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht vonYale e360und wird mit Genehmigung erneut veröffentlicht – lesen Sie die OriginalgeschichteHier.

Wenn Ihnen diese Geschichte gefallen hat,Melden Sie sich für den wöchentlichen Feature-Newsletter von bbc.com an, genannt „The Essential List“ – eine handverlesene Auswahl von Geschichten der BBCZukunft,Kultur,Arbeitsleben,ReisenUndSpulejeden Freitag in Ihren Posteingang geliefert.