Stellen Sie sich vor, eine Naturkatastrophe hätte alles Leben in Niederösterreich ausgelöscht: kein Wein- und kein Waldviertel mehr, das Marchfeld eine Wüste, Pflanzen und Tiere erstickt. Eine Horrorvision? Unter dem blauen Meeresspiegel ist sie längst Realität: Im Golf von Mexiko z. B. erstreckt sich auf einer Fläche von rund 17.000 Quadratkilometern eine sauerstoffarme Zone, in der die meisten Organismen ums Überleben ringen. Weltweit gibt es bereits 400 sogenannte Todeszonen. Ein Team vom Department für Meeresbiologie geht der Problematik auf den Grund.

"Es geht bergab mit unseren Ozeanen", sagt Michael Stachowitsch vom Department für Meeresbiologie. Zusammengenommen beträgt die Fläche aller bekannten Todeszonen (Dead Zones) in Küstenbereichen bereits über 250.000 Quadratkilometer - das ist so groß wie Deutschland. "Es gibt saisonal, sporadisch oder auch permanent auftretende sauerstoffarme Zonen; manche davon sind riesig, andere - wie etwa in der Nordadria - eher kleinflächig", so der Meeresbiologe.
 
Wenn die Sauerstoffkrise kommt

Ursache des Massensterbens am Meeresgrund sind sogenannte Sauerstoffkrisen. "Man spricht von Eutrophierung - Nährstoffanreicherung im Gewässer - in Zusammenhang mit einer saisonal bedingten Schichtung des Wasserkörpers", erklärt Stachowitsch: "Über verschmutzte Flüsse gelangen zu viele Nährstoffe wie Stickstoff oder Phosphor ins Meer und fördern das Wachstum von Algen." Beim Abbau dieser Biomasse entsteht Sauerstoffmangel (Anoxie). Den bekommt die "ozeanische Müllabfuhr" zuerst zu spüren: Sterben wasserfiltrierende Organismen wie Schwämme und Muscheln, müssen an ihrer Stelle Bakterien das organische Material verwerten. Das kostet noch mehr Sauerstoff: ein Teufelskreis.
 
Was am Meeresboden im Detail passiert, wenn eine Todeszone entsteht, untersucht Michael Stachowitsch gemeinsam mit den beiden Projektmitarbeiterinnen Bettina Riedel und Lucie Schiemer sowie Projektpartner Martin Zuschin vom Institut für Paläontologie im dreijährigen FWF-Projekt "Sauerstoffmangel in der Adria". Geforscht wird in der nördlichen Adria vor der slowenischen Küste. Dort sitzen die ForscherInnen allerdings nicht im Boot und suchen nach der - schwer vorhersehbaren - nächsten Sauerstoffkrise: Sie machen sich ihre eigene.

Todeszone unter der Plexiglaskammer

Und zwar im Kleinformat: EAGU (Experimental Anoxia Generating Unit) heißt das Unterwassergerät mit eingebauter Zeitrafferkamera, das Stachowitsch, Riedel und Zuschin bereits in einem FWF-Vorläuferprojekt erfolgreich getestet haben. Zurzeit liegt EAGU zwei Kilometer vor Piran in 24 Metern Tiefe auf dem Meeresboden und teilt ein Stück Adria in "Innen" und "Außen".

"Innen" ist in diesem Fall ein 50 x 50 x 50 Zentimeter großes, würfelförmiges Ökosystem, dem langsam die Luft ausgeht. Eine Zeitrafferkamera schießt alle paar Minuten Fotos, Sensoren messen Temperatur, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und den pH-Wert. Fünf bis sieben Tage dauert ein Experiment. Danach müssen Daten überspielt, Kamerachip und Batterien ausgetauscht, Sensoren kalibriert und der Kubus für das nächste Experiment versetzt werden.

In den Fußstapfen Rupert Riedls

Das alles machen Stachowitsch und sein Team selbst - im Rahmen von jeweils zwei dreiwöchigen Feldaufenthalten pro Projektjahr: "Wir sitzen nicht nur am Computer, wir gehen auch ins Wasser - ganz in der Tradition von Rupert Riedl und der 'Wiener Schule der Meeresbiologie'", ist der Projektleiter stolz. Zurück in Wien werden die Daten, die EAGU ausspuckt, ausgewertet. Sie geben Aufschluss über die Veränderung des Ökosystems bei Eintreten von Sauerstoffmangel, aber auch über die Wiederbesiedlung einer Dead Zone, wenn die Krise vorbei ist: Dafür bleiben die Wände des bodenlosen Unterwassergeräts jeweils am Anfang und am Ende jedes Experiments eine Zeitlang offen.

Sauerstoffkrisen voraussagen

Neben der Klassifizierung der Arten in "empfindliche" und "tolerante" sind Veränderungen im Verhaltensmuster der Organismen für die ForscherInnen besonders spannend. Im Kubus eingeschlossen sind Schwämme, Seescheiden, Schlangensterne, Seeigel, Seegurken und Schnecken, aber auch Meiofauna-Organismen wie Foraminiferen und kleine Krebstiere. Geht ihnen die Luft aus, versuchen die meisten, nach oben zu krabbeln. Auch Arten, die im Sediment leben (Infauna), kommen an die Oberfläche. "Da treffen plötzlich Tiere aufeinander, die sich unter normalen Umständen niemals begegnen würden", sagt Bettina Riedel: "Das verändert unter anderem natürliche Räuber-Beute-Beziehungen."

Ziel des Projekts ist es, einen Verhaltenskatalog der betroffenen Arten zu erstellen. "Wenn man weiß, welche Arten empfindlich sind und welche weniger, kann man an der Biodiversität und am Verhaltens der Lebewesen in einem bestimmten Areal ablesen, wann die letzte Sauerstoffkrise war - oder ob eine bevorsteht", so das Team. Nur dann können KüstenmanagerInnen und verantwortliche PolitikerInnen entsprechende Maßnahmen setzen. "Auch wenn die Ausmaße der Katastrophe an der Meeresoberfläche nicht immer sichtbar sind: Letztendlich trifft es uns alle, wenn eines der produktivsten marinen Ökosysteme - nämlich seichte Küstengewässer - kippen." (br)


Das dreijährige FWF-Projekt "Sauerstoffmangel in der Adria" hat im Juli 2009 begonnen und wird von Doz. Dr. Michael Stachowitsch vom Department für Meeresbiologie (Principal investigator) und von Ao. Univ.-Prof. Dr. Martin Zuschin vom Institut für Paläontologie (Co-Principal investigator) geleitet. ProjektmitarbeiterInnen sind Dr. Bettina Riedel (PostDoc-Researcher) und Mag. Lucie Schiemer (PhD-Studentin und Forschungsstipendiatin der Universität Wien) vom Department für Meeresbiologie. Das Projekt findet in Kooperation mit der Marine Biology Station (MBS) in Piran (SL) sowie KooperationspartnerInnen aus Plymouth (UK), Gent (B) und Angers (F) statt.