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Die Besatzung des Forschungsschiffes «Polarstern» ist auf dem Weg in den Südatlantik. Eigentlich soll sie dort die Antarktis mit Eisen düngen, um das Wachstum von Algen anzuregen. Derweil kommen aber Zweifel auf, ob das Düngen unbedenklich ist. Die Wissenschaftler sagen, ihr Experiment sei harmlos.
Wie wirkt sich die Eisendüngung auf Ökologie und Kohlenstoffaufnahmepotential im südlichen Ozean aus? Das Team mit 48 Wissenschaftlern an Bord, davon 30 aus Indien, verliess Kapstadt am 7. Januar, um das deutsch-indische Eisendüngungsexperiment LOHAFEX durchzuführen. Etwa zwei Wochen werden für die Fahrt zum Zielgebiet und die sorgfältige Auswahl der Versuchsfläche benötigt. Danach wird ein Gebiet von etwa 300 Quadratkilometern mit sechs Tonnen gelöstem Eisen gedüngt, um das Wachstum der einzelligen Algen des Phytoplanktons anzuregen. Das Phytoplankton ist die Basis des Nahrungsnetzes im Ozean und spielt zusätzlich eine Schüsselrolle im globalen Kohlenstoffhaushalt. Die Algen entziehen dem umgebenden Wasser und somit auch der Atmosphäre durch Photosynthese Kohlendioxyd. Nach etwa 45 Tagen des Experimentierens wird die Expedition am 17. März 2009 in Punta Arenas im Süden Chiles enden. Der Versuch soll einen Beitrag zum besseren Verständnis der Rolle der Ozeane im globalen Kohlenstoffkreislauf liefern. Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung sollen dazu beitragen, die in internationalen Konventionen erwähnten Wissenslücken zu schliessen, um den potentiellen Beitrag von Ozeandüngungsexperimenten zur Reduktion des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre besser einschätzen zu können.
Obwohl dieses Experiment in Umweltschutzkreisen sehr umstritten ist, steht es im Einklang mit der Resolution der London Konvention zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch das Einbringen von Abfällen und anderen Stoffen aus dem Oktober 2008. Das indische National Institute of Oceanography und das deutsche Alfred-Wegener-Institut haben im Vorfeld von LOHAFEX die potentiellen Umweltbelastungen bewertet. Dabei konnten sie zeigen, dass das Experiment keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt haben wird. Die Eisenkonzentration, die durch die Düngung im Oberflächenwasser auftritt, ist um eine Grössenordnung geringer als die natürliche Eisenkonzentration küstennahen Meerwassers. Sie kann durch die meisten Analyseverfahren nicht einmal nachgewiesen werden. Auch wenn das Experiment im offenen Ozean stattfindet, hatten die gedüngten Wassermassen aufgrund der Strömungsverhältnisse im Untersuchungsgebiet vorher Kontakt zu den Küstenregionen Südamerikas und Südgeorgiens. So enthalten sie Planktonarten, die an hohe Eisengehalte küstennaher Gewässer angepasst sind. Weiterhin wird die Blüte deutlich kleiner sein als die Bereiche, die durch das Schmelzen von Eisbergen auf natürlichem Weg gedüngt werden. Letztere können im Ozean Schwaden erhöhter Eisenkonzentration auf mehreren hundert Kilometern Breite hinterlassen. Dementsprechend leistet LOHAFEX legitime und dringend benötigte Grundlagenforschung im Rahmen der kontroversen Debatte über Eisendüngung.
LOHAFEX ist ein gemeinsames Projekt vom Alfred-Wegener-Institut und dem indischen National Institute of Oceanography. Neben den beiden Fahrtleitern Prof. Dr. Victor Smetacek und Dr. Wajih Naqvi sind Wissenschaftler von neun weiteren Instituten aus Indien, Europa und Chile mit an Bord. Das Experiment ist Teil einer Vereinbarung zwischen beiden Institutionen, das von den Präsidenten der jeweiligen Dachorganisationen, der Helmholtz-Gemeinschaft und des Council of Scientific and Industrial Research, in Anwesenheit der deutschen Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel und des indischen Premierministers Dr. Manmohan Singh im Oktober 2007 in Neu Delhi unterzeichnet wurde. Die Planungen für das Experiment laufen bereits seit 2005.
Die Entwicklung und den Einfluss der Phytoplanktonblüte auf die Umwelt sowie das Schicksal der herabrieselnden Kohlenstoffpartikel in die Tiefen des Ozeans werden mit den modernsten Methoden von interdisziplinären Teams von Biologen, Chemikern und Physikern über etwa 45 Tage genau studiert. LOHAFEX ähnelt früheren Experimenten, es können jedoch noch mehr Parameter bestimmt werden und eine längere Dauer soll es ermöglichen, die Blüte bis zum Absinken zu verfolgen. Algenblüten entstehen auf natürlichem Wege im Untersuchungsgebiet dann, wenn Eisberge schmelzen und dabei Eisen, das bei der Entstehung des Eises über Staub eingetragen wurde, an das umgebende Wasser abgeben. Bislang haben im Südlichen Ozean fünf Experimente Algenblüten erzeugt, die von der Dichte und Zusammensetzung ähnlich wie die natürlichen Blüten waren. Das Alfred-Wegener-Institut hat in den Jahren 2000 und 2004 mit der «Polarstern» zwei dieser Experimente durchgeführt. Im Gegensatz zu diesen findet LOHAFEX in einer produktiveren Gegend statt. Hier gibt es Plankton, das schneller wächst und bessere Nahrung für das Zooplankton liefert, als das Plankton des offenen Ozeans. Zum Zooplankton gehört auch der Krill, der die Hauptnahrung von antarktischen Pinguinen, Robben und Walen darstellt. Seine Bestände sind in den letzten Jahrzehnten auf weniger als 20 Prozent der ursprünglichen Grösse geschrumpft. Die Wissenschaftler hoffen, Krillschwärme in Reichweite der Blüte anzulocken, um deren Reaktion auf das erhöhte Nahrungsangebot untersuchen zu können. So möchten sie herausfinden, ob Nahrungsmangel der Hauptgrund für die besorgniserregende Abnahme ist. Die Düngung im Rahmen von LOHAFEX wird eine ähnliche Auswirkung wie schmelzende Eisberge haben und ist ausreichend gross angelegt, um einer Verdünnung durch Ausdehnung entgegen zu wirken.
70 Tage im stürmischen Antarktischen Zirkumpolarstrom werden eine anstrengende Erfahrung für Wissenschaftler und Besatzung sein. «Gleich zu Beginn der Expedition haben wir sehr schlechtes Wetter angetroffen, so dass noch viele dabei sind, sich an das schaukelnde Schiff zu gewöhnen,» berichtet Smetacek. Er ist aber zuversichtlich, dass das Unwohlsein bald vergeht, und alle Fahrtteilnehmer die Labore für den Beginn des Experiments einrichten können.
Übersichtfoto der Planktongemeinschaft drei Wochen nach Eisendüngung. Typische Arten südpolarer Kieselalgen dominieren die künstliche induzierte Blüte.
Die antarktische Kieselalge Chaetoceros sp. gehört zum Phytoplankton, das die Basis des Nahrungsnetzes im Ozean bildet.