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Phytoplankton: Das Nahrungsfundament wankt

Foto: SCOTT TUASON/ AFP

Drastischer Plankton-Rückgang Futterkrise in den Weltmeeren

Schockierende Entdeckung in den Ozeanen: Das pflanzliche Plankton, die Basis der Nahrungspyramide, ist seit 1950 global um 40 Prozent geschwunden. Forscher befürchten dramatische Auswirkungen auf das Leben in den Meeren - und damit für die Menschen.

Die Ozeane beherbergen eine gewaltige Menge an Leben, das in teils spektakulärer Form vorkommt, von bizarren Tiefsee-Lebewesen über elegante Raubfische bis hin zu gigantischen Säugetieren. Doch es sind mikroskopische Winzlinge wie Kiesel- und Grünalgen, Dinoflagellaten und Cyanobakterien, die all das erst ermöglichen: Phytoplankton ist das erste Glied in der Nahrungskette der Meere. Es wird von Zooplankton gefressen, das wiederum vielen anderen Tieren als Nahrung dient, die ihrerseits von anderen Meeresbewohnern vertilgt werden. Manchmal kann die Kette auch kurz sein - etwa wenn sie vom Phytoplankton über Krill zu den Walen führt.

Doch der Mensch ist offenbar gerade dabei, der Nahrungspyramide in den Ozeanen das Fundament wegzuschlagen. Inzwischen gilt es als ausgemacht, dass die durch den Klimawandel steigenden Temperaturen an der Wasseroberfläche die Menge des Phytoplanktons verringern. Wie groß der Effekt aber ist, und wie er sich in den vergangenen Jahrzehnten entwickelt hat, war bisher unbekannt.

Jetzt liegen die Zahlen vor - und sie sind erschreckend. Seit 1899 ist die Masse des Phytoplanktons im globalen Durchschnitt um jährlich ein Prozent gesunken, berichtet ein internationales Forscherteam im Fachblatt "Nature" . Insbesondere ab Mitte des vergangenen Jahrhunderts seien die Zahlen zuverlässig, sagte Boris Worm von der Dalhousie University im kanadischen Halifax, einer der Autoren der Studie. Seit 1950 sei die Masse an Phytoplankton im weltweiten Durchschnitt um 40 Prozent zurückgegangen.

"Einen entsprechenden Verdacht gab es schon lange", sagte Worm im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. "Aber diese Zahlen haben uns überrascht." Über die Auswirkungen des Phytoplankton-Schwunds könne man derzeit nur spekulieren. "Im Grunde sollte man davon ausgehen, dass ein solch massiver Rückgang schon jetzt spürbare Folgen hat", sagte Worm. Allerdings gehe es vor allem um den offenen Ozean - und dort sei die Datenlage zur Fauna außerordentlich dünn. "Insbesondere der Teil der Nahrungskette zwischen Phytoplankton und Großfischen hat die Menschheit bisher kaum interessiert."

"Die gesamte Nahrungskette wird sich zusammenziehen"

Mit anderen Worten: Es könnte sein, dass die Effekte des rapiden Phytoplankton-Rückgangs im offenen Meer den Menschen bisher einfach entgangen sind. Das aber, so befürchtet Worm, wird nicht lange so bleiben. Sollte sich der Trend fortsetzen und die Phytoplankton-Masse weiterhin um ein Prozent pro Jahr abnehmen, "wird sich die gesamte Nahrungskette zusammenziehen".

Die Produktivität im Meer könnte massiv zurückgehen - und das nicht nur in bestimmten Regionen. "Es handelt sich um ein globales Phänomen, das sich nicht regional bekämpfen lässt", sagte Worm. Die Daten zeigten, dass der Rückgang in acht von zehn untersuchten Regionen stattfindet. In einer schwinde das Phytoplankton noch schneller als anderswo, in einer weiteren nehme es dagegen zu. Beide Gebiete befinden sich jedoch im Indischen Ozean. "Das lässt vermuten, dass dort noch andere Faktoren einfließen", sagte Worm, der aktuell als Gastwissenschaftler am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung arbeitet.

Zwar ist die Situation in manchen Küstengewässern anders. In der Nord- und Ostsee etwa gelangen große Mengen an Nährstoffen vom Land aus ins Wasser. Mitunter kommt es so zu geradezu explosiver Algenvermehrung, wie sie derzeit etwa in der Ostsee zu beobachten ist. Doch die Küstengewässer machen eben nur einen winzigen Teil aller Ozeane aus.

Als Hauptursache hinter dem Schwund des Phytoplanktons vermuten Worm und seine Kollegen Daniel Boyce und Marlon Lewis den vom Menschen verursachten Klimawandel. Anders als in Küstennähe ist das Wasser im offenen Meer die meiste Zeit über in Schichten aufgeteilt, abhängig von der Temperatur. Das Phytoplankton befindet sich nahe der Oberfläche und bekommt seine Nahrung, wenn kälteres und nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe aufsteigt. "Wenn das Wasser an der Oberfläche im Zuge des Klimawandels wärmer wird, erschwert das die Durchmischung", erklärt Worm. Die Folge: Das Phytoplankton bekommt nicht mehr ausreichend Nährstoffe, seine Dichte nimmt ab.

"So gravierend, dass es beinahe unglaublich ist"

Andere Fachleute äußern sich ebenfalls beeindruckt von der schieren Größe des Effekts. "Ein Rückgang von 40 Prozent in 60 Jahren - das ist so gravierend, dass es beinahe unglaublich ist", sagt Heinz-Dieter Franke von der Biologischen Anstalt Helgoland des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung. Allerdings warnt er davor, den Phytoplankton-Rückgang nur auf den Temperaturanstieg zurückzuführen. Denn er sorge zugleich für einen höheren Nährstoff-Eintrag über die Luft. Auch andere Einflüsse wie etwa die Veränderung der Wolkenbildung und damit der Sonneneinstrahlung existierten - und verkomplizierten die Lage.

Der negative Effekt des wärmeren Oberflächenwassers auf das Phytoplankton ist laut Worm bereits seit längerem gut dokumentiert - allerdings nicht über größere Zeiträume. Das lag unter anderem daran, dass kontinuierliche Satellitenmessungen erst seit etwa zwölf Jahren vorliegen. Deshalb griffen die Forscher unter anderem auf Daten zurück, die Pietro Angelo Secchi im 19. Jahrhundert gesammelt hatte. Im Auftrag der päpstlichen Flotte sollte der italienische Forscher und Jesuitenpater messen, wie lichtdurchlässig das Wasser im Mittelmeer war.

Die nach ihm benannte Secchi-Scheibe wird noch heute verwendet - und die alten Daten sind enorm wertvoll für Meeresbiologen. "Die Lichtdurchlässigkeit des Wassers steht in direktem Zusammenhang mit der Dichte an Phytoplankton", sagt Worm. Außerdem berücksichtigten die Wissenschaftler direkte Messungen der Mikroorganismen sowie Daten über den Chlorophyllgehalt der Meere. Chlorophyll wird von allen Phytoplankton-Organismen gebildet und lässt so ebenfalls Rückschlüsse auf die Biomasse zu. Insgesamt wertete das Team fast 450.000 Messdaten aus dem Zeitraum von 1899 bis 2008 aus.

Die versiegende Nahrungsquelle - welche Folgen der Fischerei durch den Phytoplankton-Schwund drohen

Die Folgen ihrer Aktivität auf den Ozeanen bekommen die Menschen schon heute zu spüren: Viele Speisefischarten sind extrem überfischt, beliebte Spezies wie etwa der Rote Thun sind inzwischen akut vom Aussterben bedroht. Schon jetzt warnen Forscher vor einem Kollaps der Fischerei bis zum Jahr 2050. Der Rückgang des Phytoplanktons könnte diese Situation noch verschärfen.

Der Kieler Fachmann Franke befürchtet deshalb auch, dass sich die größten Folgen in der Fischerei zeigen werden. "Wenn die Gesamtproduktivität der Ozeane um 40 Prozent sinkt, müssten die Erträge der Fischerei um mindestens den gleichen Wert zurückgehen", sagt Franke zu SPIEGEL ONLINE.

Der Ausfall der Meere als Nahrungsquelle ist nicht die einzige Gefahr, die den Menschen droht. Die Hälfte des von Pflanzen produzierten Sauerstoffs geht auf das Konto des Phytoplanktons. Seit langem messen Wissenschaftler einen zwar äußerst geringen, aber konstanten Rückgang des Sauerstoffanteils in der Luft. "Als Grund wurde bisher die Nutzung fossiler Brennstoffe diskutiert", sagt Worm. Möglicherweise müsse man jetzt auch den Phytoplankton-Rückgang in Betrachtung einbeziehen - auch wenn eine kleinere Biomasse nicht automatisch auch eine geringere Produktivität bedeuten müsse.

Zudem absorbiert Phytoplankton auch einen Teil der gewaltigen Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid, die jedes Jahr von den Ozeanen aufgenommen werden. Das Schwinden der kleinen Pflanzen könnte die Erwärmung auf diese Weise nochmals beschleunigen.

Studie: Temperaturen haben direkten Einfluss auf Artenvielfalt

In einer weiteren, ebenfalls in "Nature" veröffentlichten Studie  kommt ein Forscherteam zu dem Ergebnis, dass die Wassertemperatur die Artenvielfalt auch unmittelbar beeinflusst. Derek Tittensor von der Dalhousie University und seine Kollegen haben die globale Verteilung von mehr als 11.000 Arten nachgezeichnet - vom mikroskopischen Zooplankton über Korallen, Robben und Haie bis hin zu Walen.

Dabei stellte sich heraus, dass die Artenvielfalt in den Meeren zwei fundamentalen Mustern folgt: An Küsten lebende Spezies erreichen die größte Diversität in Südostasien, während im offenen Ozean lebende Arten wie Thunfische und Wale eher in den mittleren Breitengraden ihre Hotspots haben.

Die Wissenschaftler prüften auch, ob die globalen Muster von Umwelteinflüssen abhängen. Am Ende blieb die Temperatur als einziger Faktor übrig, der mit der Verteilung aller 13 untersuchten Artengruppen in Zusammenhang steht. "Es ist erstaunlich, wie eindeutig die Temperatur an die Artenvielfalt gekoppelt ist", sagte Tittensor. "Die Erwärmung der Ozeane, etwa durch den Klimawandel, könnte die Verteilung des Lebens dort verändern."

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