Tiefseebergbau: Mikrobenschwund noch nach Jahrzehnten

Nachhaltig beeinträchtigt: Der Tiefseebergbau hat nicht nur Folgen für die Tiere der Tiefsee – auch die Mikroben und die Biochemie des Meeresgrunds bleiben durch die Eingriffe nachhaltig gestört. Das belegen nun Messungen von Forschern in einem Testgebiet, in dem vor knapp 30 Jahren der Tiefseegrund durchgepflügt wurde. Bis heute sind durch diese Eingriffe die Mikrobenzahlen verringert und auch der Abbau organischen Materials ist eingeschränkt.

Ob metallreiche Manganknollen, Kobaltkrusten an Seamounts oder Sulfid-Ablagerungen an unterseeischen Schloten: Die Tiefsee birgt enorme Mengen an unerschlossenen Rohstoffen. Doch der Abbau dieser Ressourcen würde das sensible und noch kaum erforschte Ökosystem der tiefen Meeresböden nachhaltig stören. Das belegt unter anderem eine Langzeitstudie in einem Testgebiet im Pazifik.

Rückkehr ins Testgebiet

Doch bisher blieb unklar, wie stark der Tiefseebergbau auch die Mikrobenwelt und die Stoffkreisläufe im Meeresgrund verändert – und wie lange diese Störungen anhalten. Das haben nun Tobias Vonnahme vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen und seine Kollegen im sogenannten DISCOL-Gebiet im Südpazifik untersucht.

In diesem Testgebiet haben Forscher im Jahr 1989 rund elf Quadratkilometer Meeresboden umgepflügt, um den Abbau von Manganknollen zu simulieren. Im Jahr 2015 sind Vonnahme und seine Kollegen in dieses Gebiet zurückgekehrt und haben mithilfe von Sedimentbohrern Proben aus den alten und einigen frisch gemachten Pflugspuren entnommen. Zudem nutzten sie einen Tauchroboter, um Aufnahmen und Daten vom Meeresgrund zu sammeln.

Veränderter Stoffabbau

Die Aufnahmen enthüllten, dass die Spuren der vergangenen Eingriffe selbst 26 Jahre später noch deutlich zu erkennen waren. „Es gab klar erkennbare Rippen und Senken, und an einigen Stellen zeigten weißliche Flecken an, wo das Sediment des tiefen Untergrunds freigelegt war“, berichten die Forscher. Die bräunliche Oberflächenschicht des Meeresgrunds war vielerorts dünner oder ganz verschwunden.

Genau diese Schicht jedoch ist in der Tiefsee der Bereich, in dem besonders viele biogeochemische Prozesse stattfinden. So wird hier ein Großteil des aus dem Wasser herabsinkenden organischen Materials abgebaut. Doch dort, wo das Sediment vor Jahrzehnten aufgewühlt worden war, hatte sich dieser Abbau deutlich verringert, wie chemische Analysen ergaben. „„Die biogeochemischen Bedingungen hatten sich nachhaltig verändert“, sagt Vonnahmes Kollegin Antje Boetius.

Weniger Mikroben und mikrobielle Aktivität

Aber nicht nur das: Die Eingriffe haben offenbar auch langfristige Folgen für die Mikrobenwelt des Meeresbodens, wie die Forscher feststellten. Zwar hatte sich die Artenvielfalt der Bakterien im gestörten Bereich nicht signifikant gegenüber ungestörten Nachbargebieten verändert, wohl aber ihre Menge: In den alten Pflugspuren war die Bakterienzahl um ein Drittel niedriger, in den frischen Spuren sogar um die Hälfte.

Parallel dazu war auch die Aktivität der mikrobiellen Prozesse im Sediment um bis zu drei Viertel herabgesetzt. „In den meisten gestörten Mikrohabitaten führte dies zu einer Verringerung des Mikrobenwachstums um 30 bis 45 Prozent „, berichten die Wissenschaftler. Ihren Berechnungen zufolge würde es mindestens 50 Jahre dauern, bis die Mikroben wieder ihre volle Funktion ausüben können.

Basis der Nahrungsketten nachhaltig gestört

Das aber bedeutet: Der Abbau von Manganknollen und anderen Rohstoffen beeinträchtigt die sensiblen Ökosysteme der Tiefsee nachhaltig und über Jahrzehnte hinweg. Dies gilt nicht nur für die Tiere, sondern auch für die Basis der Tiefsee-Nahrungsketten – die Mikroben, die das in die Tiefen der Meere hinabregnende organische Material verwerten. Die Forscher gehen davon aus, dass der tatsächliche Abbau der Tiefsee-Ressourcen sogar noch weitreichendere Folgen haben könnte als im Testgebiet – allein schon wenig der weit größeren Fläche solcher Abbaugebiete.

„Bisher haben sich nur wenige Studien mit den Störungen der biogeochemischen Funktion von Tiefseeböden durch Bergbau beschäftigt“, erklärt Boetius. „Mit der vorliegenden Studie zeigen wir die Grenzen auf, die der Erholung des Meeresbodens gesetzt sind. Ökologisch nachhaltige Technologien sollten unbedingt vermeiden, die dicht belebte und bioaktive Oberflächenschicht des Meeresbodens zu entfernen.“ (Science Advances, 2020; doi: 10.1126/sciadv.aaz5922)

Quelle: Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie