Manganknollen-Abbau beeintr?chtigt Tiefseeb?den

St?rungen durch den Tiefseebergbau beeintr?chtigen dauerhaft die natürlichen ?kosystemfunktionen und Mikrobengemeinschaften im Meeresboden

Tiefseebergbau k?nnte eine M?glichkeit bieten, dem zunehmenden Bedarf an seltenen Metallen zu begegnen. Seine Umweltauswirkungen sind bisher jedoch nur zum Teil bekannt. Zudem fehlen klare Standards, die den Abbau regulieren und verbindliche Grenzwerte für die Auswirkungen auf die dort lebenden Organismen festlegen. Forschende des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie beschreiben nun zusammen mit Kollegen am Alfred-Wegener-Institut, am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung und weiteren Instituten, dass mit dem Tiefseebergbau einhergehende St?rungen auch die natürlichen ?kosystemfunktionen und Mikrobengemeinschaften im Meeresboden langfristig beeintr?chtigen.

Probennahme an einer sechs Jahre alten Pflugspur.

Metallhaltige Knollen und Krusten bedecken viele Tausend Quadratkilometer des weltweiten Tiefseebodens. Sie enthalten vor allem Mangan und Eisen, aber auch die wertvollen Metalle Nickel, Kobalt und Kupfer sowie einige der High-Tech-Metalle der seltenen Erden. Da sich diese Ressourcen an Land in Zukunft verknappen k?nnten – etwa durch künftige Bedarfe für Batterien, Elektromobilit?t und digitale Technologien – sind die Lagerst?tten im Meer wirtschaftlich sehr interessant. Noch gibt es keine marktreife Technologie für den Tiefseebergbau. Doch schon jetzt ist klar: Eingriffe in den Meeresboden beeintr?chtigen die betroffenen Gebiete massiv und nachhaltig.

Studien haben gezeigt, dass viele sesshafte Bewohner der Meeresboden-Oberfl?che auf die Knollen als Substrat angewiesen sind und noch Jahrzehnte nach einer St?rung im ?kosystem fehlen. Auch Auswirkungen auf Tiere, die in den Meeresb?den leben, konnten nachgewiesen werden. Im Rahmen des Projekts ?MiningImpact“ haben die Forscher am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie jetzt die kleinsten Meeresbodenbewohner und ihre Leistungen unter die Lupe genommen.

Wie steht es um die kleinsten Bewohner des Meeresbodens?

Ungest?rter Meeresboden mit der für das DISCOL-Gebiet typischen geringen Manganknollendichte.

Die nun vorliegende Studie zeigt, dass auch die Mikroorganismen im Meeresboden massiv vom Tiefseebergbau betroffen w?ren. Das Team um Antje Boetius, Direktorin am Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung und Leiterin einer gemeinsamen Forschungsgruppe am Bremer Max-Planck-Institut und Alfred-Wegener-Institut, untersuchte den Zustand des Meeresbodens ebenso wie die Aktivit?t der Mikroorganismen im sogenannten DISCOL-Gebiet im tropischen Ostpazifik, etwa 3000 Kilometer vor der Küste Perus. Dort hatten im Jahr 1989 deutsche Forscher in einem Manganknollengebiet in 4000 Metern Wassertiefe den Meeresboden in einem Gebiet mit einem Durchmesser von gut dreieinhalb Kilometern mit einer Egge umgepflügt, um einen Abbau zu simulieren.

?Auch 26 Jahre nach dieser St?rung konnten wir die Pflugspuren auf dem Meeresboden klar erkennen“, berichtet Erstautor Tobias Vonnahme, der an den Untersuchungen im Rahmen seiner Diplomarbeit am Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie teilgenommen hat. ?Und auch die bakteriellen Bewohner waren deutlich beeintr?chtigt.“ Im Vergleich zu ungest?rten Regionen des Meeresbodens lebten in den alten Spuren nur etwa zwei Drittel der Bakterien, in frischeren Pflugspuren sogar nur die H?lfte. Verglichen mit ungest?rten Fl?chen waren die Raten verschiedener mikrobieller Prozesse auch nach einem Vierteljahrhundert um drei Viertel verringert. ?Unsere Berechnungen haben ergeben, dass die Mikroben frühestens nach 50 Jahren wieder ihre übliche Funktion voll ausüben k?nnen“, so Vonnahme.

Zugestaubt und durcheinander

Die Pflugspuren, in denen die Manganknollen untergepflügt und die Sedimente gest?rt wurden, sind auch nach 26 Jahren noch deutlich sichtbar.

So tief unten, fernab von den starken Str?mungen an der Meeresoberfl?che, ist es gar nicht so überraschend, dass selbst kleinr?umige Spuren des DISCOL-Experiments noch zu erkennen waren. ?Aber auch die biogeochemischen Bedingungen hatten sich nachhaltig ver?ndert“, betont Antje Boetius. Das liegt nach Ansicht der Forscher vor allem daran, dass die oberste, aktive Sedimentschicht durch den Pflug zerst?rt, untergepflügt, oder aufgewirbelt und von den Str?mungen davongetragen wird.

In den so gest?rten Gebieten k?nnen die mikrobiellen Bewohner das ?herabregnende“ organische Material nur noch eingeschr?nkt verwerten. Damit bü?en sie eine ihrer Schlüsselfunktionen für das ?kosystem ein. Gemeinschaften von Mikroben und ihre Funktionen k?nnten sich somit als frühe Anzeiger für Sch?digungen von Tiefsee-?kosystemen durch den Knollenabbau eignen – und für den Grad ihrer m?glichen Erholung.

St?rung in einer anderen Dimension

Respirationsmessungen direkt neben einer Pflugspur als Ma? für die Aktivit?t der Mikroben im Meeresboden im DISCOL-Gebiet w?hrend der Expedition SO242.

Alle Abbautechnologien für Manganknollen, die aktuell entwickelt werden, werden zu einer massiven St?rung des Meeresbodens bis in eine Tiefe von mindestens zehn Zentimeter führen – vergleichbar mit der hier simulierten St?rung, allerdings in ganz anderen Dimensionen. Ein kommerzieller Tiefseebergbau würde Hunderte bis Tausende Quadratkilometer Meeresboden pro Jahr betreffen, w?hrend die Gesamtfl?che der Pflugspuren im DISCOL-Gebiet nur etwa drei Quadratkilometer betr?gt. Entsprechend gr??er seien daher auch die zu erwartenden Sch?den, und entsprechend schwieriger w?re es für das ?kosystem, sich zu erholen, betonen die Forscher.

?Bisher haben sich nur wenige Studien mit den St?rungen der biogeochemischen Funktion von Tiefseeb?den durch Bergbau besch?ftigt“, erkl?rt Boetius. ?Mit der vorliegenden Studie leisten wir einen Beitrag zur Entwicklung von Umweltstandards für den Tiefseebergbau und zeigen die Grenzen auf, die der Erholung des Meeresbodens gesetzt sind. ?kologisch nachhaltige Technologien sollten unbedingt vermeiden, die dicht belebte und bioaktive Oberfl?chenschicht des Meeresbodens zu entfernen.“

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