Der Sauerstoffmangel in der westlichen Ostsee ist ein ernsthaftes Problem, das marine Lebensgemeinschaften stark belastet. Immer wieder kommt es in tiefen Wasserschichten zu gravierenden Fischsterben, die die Biodiversität und das ökologische Gleichgewicht gefährden. Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) setzen sich intensiv mit den Sauerstoffgehalten in diesen Küstengewässern auseinander und untersuchen, wie der Klimawandel die Situation zukünftig verschärfen könnte. In ihrer jüngsten Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Scientific Reports, nutzen sie leistungsstarke numerische Ozeanmodelle sowie innovative Techniken des maschinellen Lernens, um bessere Vorhersagen zur Sauerstoffentwicklung in der Eckernförder Bucht zu treffen.
Besonders bemerkenswert ist, dass die Forschenden auch schwächere Modelle, die traditionell oft ausgeschlossen werden, in ihre Analyse einbeziehen. Diese Modelle liefern wertvolle Informationen über extreme Zustände, und die Kombination aller Simulationen führt zu einer höheren Übereinstimmung mit realen Beobachtungsdaten. Durch die Analyse historischer Daten von 2000 bis 2015 ist es den Wissenschaftlern gelungen, die Vorhersagequalität entscheidend zu steigern. Die Studie wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie dem Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.
Klimawandel und seine Folgen
Die Auswirkungen des Klimawandels sind in der Ostsee besonders stark spürbar. Steigende Wassertemperaturen verschärfen nicht nur die Sauerstoffarmut, sondern führen auch zu einer Ausbreitung von Sauerstoffminimumzonen. Eine Langzeitstudie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel analysierte Daten von 1991 bis 2019 und zeigt signifikante Schwankungen bei Temperatur und Sauerstoffkonzentration. Diese Veränderungen wirken sich direkt auf das Wachstum von Bakterien aus, die organische Nährstoffe abbauen. Damit steigt der Sauerstoffverbrauch, was die Problematik zusätzlich verkompliziert. Trotz erfolgreicher Reduzierung der Nährstoffeinträge bleiben diese weiterhin zu hoch und sind ein großes Problem für die Gewässerqualität.
Ein weiterer interessanter Aspekt ist die Schichtung des Wassers, die die Durchmischung von Oberflächen- und Tiefenwasser erschwert. Diese Schichtung verstärkt den Sauerstoffmangel, insbesondere in den Sommermonaten. Durch wärmeres Wasser kann der Sauerstoff nicht wie gewohnt ins tiefere Wasser gelangen. So bleibt die Frage, welche Strategien zur langfristigen Reduzierung der internen Nährstoffbelastung notwendig wären. Aktuell stehen da keine nachhaltigen Lösungen zur Verfügung. Die Forschungsarbeiten wurden ebenfalls im Fachjournal Scientific Reports veröffentlicht und sind Teil des Projekts CREATE, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird.
Globale Perspektiven
Der globale Sauerstoffgehalt der Ozeane ist in den letzten Jahrzehnten stark gesunken. Zwischen 1960 und 2010 wurde ein Rückgang von zwei Prozent dokumentiert, während sich die Fläche der sauerstofffreien Gewässer vervierfacht hat. Dieser Verlust hat erhebliche Auswirkungen auf wichtige Stoffkreisläufe innerhalb mariner Ökosysteme. In einigen Gebieten sind Mikroorganismen, die auf sauerstoffarme Bedingungen spezialisiert sind, zunehmend von Bedeutung. Eine Studie, die sich mit der Rolle der organischen Verbindung Taurin befasst, zeigt, dass diese unter hypoxischen Bedingungen von Meeresmikroben verstoffwechselt wird. Dies könnte die Funktion von Mikroorganismen im marinen Kohlenstoff- und Schwefelkreislauf verändern.
Die aktuelle Forschung verdeutlicht deutlich, wie eng Klimawandel und marines Ökosystem verknüpft sind. Es bleibt daher zu hoffen, dass die gewonnenen Erkenntnisse nicht nur für die Ostsee, sondern auch für andere bedrohte Küstenregionen weltweit von Bedeutung sind. Denn eine gesunde Marine Biozönose ist nicht nur für die Natur, sondern auch für uns Menschen fundamental wichtig.