Mit dem Stichwort Wissenschaftsjahr ist seit gut eineinhalb Jahrzehnten das Bemühen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie der Initiative Wissenschaft im Dialog verbunden, wissenschaftliche Themen einer breiten Öffentlichkeit nahezubringen. Das aktuelle Wissenschaftsjahr ist den Meeren und Ozeanen gewidmet, Lebensräumen, die wie viele andere als bedroht gelten. Die Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur (UNESCO) hat dies mit einer Reihe von Zahlen verdeutlicht. So wies die Organisation unter Berufung auf entsprechende Studien darauf hin, dass zurzeit 60 Prozent aller Korallenriffe aufgrund menschlicher Einflüsse als gefährdet eingestuft würden. Von den Fischbeständen in küstennahen Seegebieten sei etwa die Hälfte überfischt. Sorge bereitet Experten auch eine Art, die in Deutschland und vielen anderen Ländern seit Langem zu den wichtigsten Speisefischen gehört: der Kabeljau (Gadus morhua). Die in der Ostsee lebenden Fische dieser Art werden als Dorsche bezeichnet.
Rund 250 Fischarten in der Nordsee
Von den weltweit mehr als 30 000 Fischarten kommen rund 250 in der Nordsee vor,
darunter eine Reihe von Rochen- und Haiarten wie der Nagel- und der Glattrochen, der Dorn- und der Katzenhai. Etwa zwei Dutzend Arten werden kommerziell genutzt. Neben Kabeljauen, die in Ausnahmefällen mehr als 40 Kilogramm schwer und eineinhalb Meter lang werden können, spielen für die Ernährung des Menschen beispielsweise auch Heringe, Makrelen, Schellfische, Schollen und Seezungen eine Rolle. Wie das Alfred-Wegener-Institut erklärt, sind Kabeljaubestände auf beiden Seiten des Nordatlantiks zu finden. Jungfische dieser Art bevorzugen den Expertenangaben zufolge flache Meeresgebiete mit Seegraswiesen oder Felsverstecken. Ältere Fische hielten sich tagsüber meist in Schwärmen in einer Tiefe von 150 bis 200 Metern auf. Nachts machten die Tiere allein Jagd auf Wirbellose, kleinere Fische und unter Umständen auch auf Jungfische der eigenen Art.
Die Kabeljaubestände vor der amerikanischen Ostküste und in europäischen Gewässern begannen laut Alfred-Wegener-Institut aufgrund der intensiven Fischerei in den 1980er-Jahren stark zu schrumpfen. Gestiegene Wassertemperaturen und der veränderte Säuregrad des Meerwassers wirken sich nach Darstellung des Instituts auf die Verbreitung der Art aus. Der Kabeljau komme mit Wassertemperaturen bis etwa 20 Grad Celsius zurecht, bevorzuge während der Laichsaison aber Temperaturen zwischen drei und sieben Grad. Im Zuge des Klimawandels sei er so weit Richtung Norden gewandert, dass er in den Gewässern um Spitzbergen inzwischen in großen Mengen vorkomme. Dort dringe er in das Revier des Polardorsches (Boreogadus saida) ein. Dies berge vermutlich das Risiko, dass beide Arten um die gleiche Nahrung konkurrierten.
Nach Angaben des Weltklimarats (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) ist die Wassertemperatur in den oberen 75 Metern des Meeres von 1971 bis 2010 im globalen Mittel um 0,11 Grad Celsius pro Jahrzehnt gestiegen. Die Professoren Karen Wiltshire und Peter Lemke vom Alfred-Wegener-Institut haben in einem Anfang dieses Jahres veröffentlichten Beitrag darauf hingewiesen, dass sich die Nordsee deutlich stärker erwärme und dass die Deutsche Bucht „eines der sich am schnellsten erwärmenden Küstenmeere überhaupt“ sei. Seit den 1960er-Jahren sei das Wasser der Nordsee um 1,7 Grad wärmer geworden. Im Sommer werden in manchen Bereichen des Meeres Wassertemperaturen bis zu 25 Grad gemessen.
Meer nimmt Kohlendioxid auf
Den veränderten Säuregrad des Meerwassers bringen Wissenschaftler mit dem Treibhausgasausstoß in Verbindung. Den Hintergrund bildet die Tatsache, dass ein Teil des Gases aus der Atmosphäre in die Meere gelangt. Seit Beginn der Industrialisierung, also in den vergangenen gut zwei Jahrhunderten, hat sich der mittlere Kohlendioxidanteil an der Luft von etwa 0,028 auf 0,04 Prozent erhöht. Ein Drittel des aufgrund menschlicher Aktivitäten freigesetzten Kohlendioxids ist laut Weltklimarat von den Meeren aufgenommen worden. Das Kohlendioxid führt im Meer zur Bildung von Kohlensäure, das heißt dazu, dass sich der Säuregrad des Wassers, über den der pH-Wert Aufschluss gibt, verändert. Eine Folge der chemischen Reaktionen im Wasser ist, dass sich die Karbonatkonzentration verringert. Karbonat aber, das Kohlenstoff- und Sauerstoffatome enthält, ist das Ausgangsmaterial für die Schalen und Kalkskelette vieler Lebewesen. Wissenschaftler befürchten deshalb, dass Muscheln, Korallen und andere Lebewesen zunehmend Probleme bekommen werden.
Höhere Sterberate bei Larven
Wie sich der veränderte Säuregrad auf die Lebensgemeinschaften im Meer auswirkt, wird seit einigen Jahren unter anderem von einem deutschen Forschungsverbund untersucht. An dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Programm mit der Bezeichnung BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) ist eine ganze Reihe von Forschungseinrichtungen beteiligt, aus dem Land Bremen neben dem Alfred-Wegener-Institut beispielsweise auch das Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie. Eine Forschergruppe um Martina Stiasny vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, das das Programm koordiniert, hat jetzt im Fachjournal „PLOS ONE“ eine Studie veröffentlicht, die sich mit den Auswirkungen eines veränderten Säuregrads auf frisch geschlüpfte Kabeljau- beziehungsweise Dorschlarven befasst. Danach ist damit zu rechnen, dass sich die Sterblichkeit der Larven stark erhöhen wird.
Beim ersten der Experimente, an denen auch Forscher aus Skandinavien beteiligt waren, wurden befruchtete Eier und Larven von Dorschen aus dem Öresund, der Meerenge zwischen dem dänischen Seeland und dem schwedischen Schonen, sechs Wochen lang in einem Labor der Universität Göteborg in Meerwasser gehalten. Dabei glich der Säuregrad entweder dem, der zurzeit im Meer herrscht, oder dem, den Wissenschaftler am Ende dieses Jahrhunderts für möglich halten. Die Temperatur- und Lichtverhältnisse sowie die Futtermenge entsprachen den Bedingungen im natürlichen Lebensraum der Tiere. Für das zweite Experiment, das in Norwegen durchgeführt wurde, nutzten die Forscher Fischnachwuchs aus der nördlich von Skandinavien und Nordwestrussland gelegenen Barentssee.
Trotz der unterschiedlichen Ausgangsbedingungen ergaben beide Experimente ähnliche Ergebnisse, die Martina Stiasny so zusammenfasst: Bei Kohlendioxidwerten, wie sie heute für die Verhältnisse in den Meeren maßgeblich seien, habe die tägliche Sterblichkeitsrate bei den Fischen aus dem Öresund bei neun und bei den Tieren aus der Barentssee bei sieben Prozent gelegen. In beiden Fällen hätten erhöhte Kohlendioxidwerte zu einem starken Anstieg der täglichen Sterblichkeitsrate geführt. Bei den Dorschen aus dem Öresund seien unter dieser Voraussetzung 20, bei ihren Artgenossen aus der Barentssee 13 Prozent ermittelt worden. Auf der Grundlage solcher Zahlen lässt sich nach Darstellung der Wissenschaftler berechnen, dass die Menge an Fischnachwuchs auf ein Viertel bis ein Zwölftel des bisherigen Wertes abnehmen könnte. Ein veränderter Säuregrad des Meerwassers bedeute offensichtlich eine zusätzliche Belastung für die Bestände. Auch dies müsse bei den Fangmengen berücksichtigt werden.
Bedrohter Bestand in der Ostsee
Wie stark sich die Fischerei auf Bestände auswirkt, zeigt sich nach Darstellung der Umweltstiftung WWF (World Wide Fund for Nature) zurzeit besonders deutlich in der westlichen Ostsee. Dort stehe der Dorschbestand kurz vor dem Zusammenbruch. Größere, ältere Dorsche, die viel Nachwuchs hervorbrächten, gebe es kaum noch. Neben professionellen Küstenfischern tragen nach Darstellung des WWF auch Angler dazu bei, das Problem zu verschärfen. Weil der Bestand jahrzehntelang überfischt worden sei, reiche die Menge an Dorschen nicht mehr aus, um die menschlichen Bedürfnisse zu befriedigen, erklärt Stella Nemecky, Fischereiexpertin der Umweltstiftung. Im Interesse der Erhaltung des Bestandes bleibe keine andere Wahl, als Fangquoten drastisch zu kürzen.
Fischerei beeinflusst Evolution
Der Kabeljau beziehungsweise Dorsch liefert auch ein Beispiel dafür, dass intensive Fischerei nicht nur Bestände gefährden, sondern auch die Entwicklung von Arten beeinflussen kann. Fachleute sprechen in diesem Zusammenhang von „fischereiinduzierter Evolution“. Ausgelöst wird sie dadurch, dass vor allem große und ältere Fische gefangen werden. Die Folge ist, dass sich im Laufe der Zeit kleine Fische durchsetzen, die schon früh geschlechtsreif sind. Im „World Ocean Review“, einem Bericht zum Zustand der Weltmeere, weisen Experten darauf hin, dass dadurch die natürlichen Verhältnisse auf den Kopf gestellt würden. „In natürlichen Lebensräumen, die nicht von der Fischerei beeinflusst werden, setzen sich jene Fische durch, die groß sind und erst in hohem Alter geschlechtsreif werden“, betonen sie. Unter Fischereidruck pflanzten sich hingegen vor allem jene Tiere fort, die schon bei geringerer Größe geschlechtsreif seien, aber weniger Eier produzierten.
Beim nordostarktischen Kabeljau konnten Forscher zeigen, dass es unter dem Einfluss der Fischerei zu genetischen Veränderungen gekommen ist. Demnach setzen sich Männchen und Weibchen durch, die in jungem Alter und bei geringer Körpergröße geschlechtsreif sind. Ursprünglich, so heißt es im „World Ocean Review“, sei der Kabeljau im Nordostatlantik mit neun bis zehn Jahren geschlechtsreif geworden. Heute erreichten die Tiere die Geschlechtsreife bereits im Alter von sechs bis sieben Jahren. Letztlich hätten wenige Jahrzehnte genügt, um eine fischereiinduzierte Evolution zu bewirken. Ähnliche Entwicklungen seien auch bei anderen Arten beobachtet worden, so zum Beispiel bei Nordseeschollen. Wissenschaftler befürchten, dass sich Fischbestände, die aus kleinen, früh geschlechtsreifen Tieren bestehen, als weniger stabil erweisen.
