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Der Polardorsch ist die zentrale Komponente im arktischen marinen Nahrungsnetz. Meeressäuger, Seevögel und andere Fischarten ernähren sich zum Teil ausschließlich von den kleinen Fischen, die das wichtigste Bindeglied im Energiefluss zwischen den Planktonorganismen und den Eis-assoziierten Wirbeltieren darstellen. Der Klimawandel macht dieser bedeutenden arktischen Fischart bereits zu schaffen, da dessen Entwicklung eng mit dem Meereis verknüpft ist. Weitere negative Effekte auf diese Schlüsselart etwa durch Verschmutzung hätte sehr wahrscheinlich verheerende Folgen für das arktische Nahrungsnetz. Wissenschaftler der Arctic University of Norway untersuchten daher in einer aktuellen Studie, welche Auswirkungen Ölverschmutzung auf die Tiere hat.
Der Temperaturanstieg in der Arktis eröffnet für die Schifffahrt und die Erschließung von Bodenschätzen immer mehr Möglichkeiten, wodurch auch die Gefahr für Ölunfälle steigt. In der Arktis wäre die Eindämmung und Beseitigung von Ölverschmutzung noch schwieriger als in anderen Teilen der Welt. Wenn beispielsweise Öl mit Meereis in Berührung kommt, kann es aus diesem nicht entfernt werden und wird in kleinen Mengen über längere Zeiträume durch Schmelzprozesse wieder freigegeben. Selbst wenn es nicht zur Katastrophe kommt, sind kleinere Ölverluste bei industriellen Aktivitäten praktisch nicht auszuschließen.
Das Forschungsprojekt von Morgan Lizabeth Bender, Doktorandin an der Arctic University of Norway, und ihren Kolleg*innen zielte genau auf diese kleineren Verschmutzungen ab. Für ihre Studie wählten sie den Polardorsch, weil er eine besondere Rolle im arktischen Ökosystem spielt. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass kleinste Mengen an Rohöl ausreichen, um Schäden an Embryos und Jungfischen der Polardorsche hervorzurufen, vor allem in Kombination mit wärmerem Wasser.
Während einer Forschungsreise in der Barentssee fingen die Forscher erwachsene Polardorsche, die für das Projekt in einer Forschungsstation nahe Tromsø versorgt wurden. Nach der Eiablage im Winter begann das Experiment. In mehreren Aquarien stellten Bender und ihr Team unterschiedliche Szenarien nach:
- Unterschiedliche Grade der Ölverschmutzung sowie reines Wasser bei 0,5°C Wassertemperatur
- Unterschiedliche Grade der Ölverschmutzung sowie reines Wasser bei 2,8°C Wassertemperatur (zur Imitation des Klimawandel-bedingten Temperaturanstiegs)
Bei dem Experiment brachten die Forscher das Rohöl jedoch nicht direkt in die Aquarien ein. Stattdessen war es an Kies gebunden, der außerhalb der Becken Kontakt zum System hatte, womit die Freisetzung von Öl aus schmelzendem Meereis simuliert werden sollte. Die Menge an Rohöl, denen die Embryos und Jungfische ausgesetzt wurden, war dabei sehr gering mit Werten zwischen 0,19 Gramm und 3 Gramm Öl pro Kilogramm Kies, was laut Bender einem Verschmutzungsgrad von etwa fünf Tropfen in einem olympischen Schwimmbecken entspricht. Ihnen war es wichtig zu sehen, wie die Fische auf verdünntes Öl und Rückstände löslicher Bestandteile im Wasser reagieren. Bender geht davon aus, dass bei sehr geringen Ölverschmutzungen die wasserlösliche Fraktion in der Arktis am relevantesten sein wird.
Über 56 Tage beobachteten die Wissenschaftler die Entwicklung der Polardorsche vom Zeitpunkt der Befruchtung an bis zum Schlüpfen der Jungfische, die später zu fressen begannen. Die erste Erkenntnis war, dass die Larven im wärmeren Wasser gut zwei Wochen früher schlüpften als die im kälteren. Die Larven zeigten unmittelbar nach dem Schlüpfen keine signifikanten Unterschiede, ganz gleich unter welchen Bedingungen sie sich entwickelten.
Erst als die Fische begannen, Gestalt anzunehmen, sahen die Forscher, dass es zu Fehlbildungen kam, vor allem am Kiefer. Die Jungfische, die sowohl wärmerem Wasser als auch Öl ausgesetzt waren, entwickelten am ehesten Anomalien. Je höher die Ölkonzentration war, desto häufiger traten die Fehlbildungen bei den Fischen auf. Fast einhundert Prozent der Fische, die der höchsten Ölkonzentration ausgesetzt waren, hatten deformierte Kiefer. Zudem verloren alle Jungfische unter diesen Bedingungen die Fähigkeit Nährstoffe aufzunehmen.
Weitere Auffälligkeiten entdeckte das Forschungsteam bei der Untersuchung der Herzfrequenz der frisch geschlüpften Jungfische. Bei höherer Temperatur und steigender Ölkonzentration verringerte sich die Herzfrequenz und Herzrhythmusstörungen traten häufiger auf. Die Sterblichkeit war unter diesen Bedingungen ebenfalls erhöht.
«Die absolut höchste Sterblichkeit war bei den Jungfischen zu verzeichnen, die sowohl eine Klimaveränderung als auch Öl ausgesetzt waren. Wir nennen dies einen synergistischen Effekt. Das bedeutet, dass der Effekt von Temperatur und Öl viel größer war, wenn sie zusammen auftraten», sagt Bender.
Nachdem die Nährstoffe aus dem Dottersack aufgebraucht waren und die Jungfische selbständig mit dem Fressen begannen, überlebten nur acht Prozent der Tiere im verschmutzten wärmeren Wasser und 23 Prozent in verschmutztem kaltem Wasser.
Laut Bender zeigt die Studie, dass der Polardorsch eine sehr empfindliche Spezies ist, die schon für sehr geringe Mengen an Öl anfällig zu sein scheint.
Sonnich Meier, Forscher am Norwegischen Institut für Meeresforschung, begutachtete die Studie und merkt an, wie wichtig es ist, die Auswirkungen mehrerer Stressoren gleichzeitig zu untersuchen. So konnte gezeigt werden, dass wärmeres Wasser die schädlichen Effekte der Ölexposition noch verstärken kann.
Das Norwegische Institut für Meeresforschung hat Ende 2020 Fördermittel für ein Projekt erhalten, in dem die Auswirkungen eines Ölunfalls nahe der Eiskante auf Schlüsselarten wie den Polardorsch modelliert werden sollen.
Laut Environmental Monitoring of Svalbard and Jan Mayen gehen die Bestände des Polardorschs seit 2010 zurück. Und das, obwohl die Art für die Fischerei keine Bedeutung hat. Möglicherweise ist der Temperaturanstieg dafür verantwortlich.
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: Bender, M.L., Giebichenstein, J., Teisrud, R.N. et al. Combined effects of crude oil exposure and warming on eggs and larvae of an arctic forage fish. Sci Rep 11, 8410 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-87932-2