Für viele schalentragende Tiere ist die Versauerung der Meere fatal. Doch zumindest eine der häufigsten Muscheln der Ostsee tangiert dies wenig: Solange die Miesmuschel genügend Futter findet, wächst sie auch im sauren Wasser. Ihre Jungtiere bilden selbst dann noch erfolgreich Schalen, wenn der Anteil an gelöstem Kohlendioxid im Wasser aktuelle Werte deutlich übersteigt. Das zeigt ein Experiment deutscher Forscher. Die typischen, schwarz-grauen Muschelschalen dieser Spezies werden daher auch in Zukunft noch an den Ostseestränden reichlich zu finden sein, so die Wissenschaftler im Fachmagazin “ Global Change Biology“.
Unter welchen Bedingungen können heute verbreitete Arten im Ozean der Zukunft existieren? Mit Hilfe von Labor- und Freilandexperimenten untersuchen Wissenschaftler, inwieweit marine Organismen der Ozeanversauerung standhalten können. Diese chemische Veränderung wird ausgelöst, wenn das Meer Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre aufnimmt. Im Wasser reagiert das Kohlendioxid zu Kohlensäure, und die Konzentration der Karbonat-Ionen sinkt. Da kalkbildende Lebewesen wie Muscheln, Schnecken, Korallen und Plankton diese Moleküle benötigen, um ihre Schalen und Skelette zu bilden, galten sie bisher als erste mögliche Opfer dieses „anderen CO2-Problems“.
Labortest und Feldversuch in der Kieler Förde
Für die Miesmuschel Mytilus edulis haben Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel jetzt jedoch festgestellt: So lange ausreichend Nahrung vorhanden ist, verkraften frisch gesiedelte junge Tiere die zunehmende Ozeanversauerung. „Für unser Laborexperiment haben wir Besiedlungsplatten für Miesmuscheln in der Kieler Förde aufgehängt und die darauf siedelnden Tiere anschließend in Aquarien überführt“, erklärt Jörn Thomsen, Erstautor der Studie.
Über sieben Wochen beobachteten er und seine Kollegen, wie sich die Kalkbildner unter zwölf verschiedenen Versuchsbedingungen entwickelten: „Die Tiere wurden heutigen CO2-Konzentrationen und solchen, die wir für das Jahr 2100 erwarten, ausgesetzt. Zusätzlich wurden die Muscheln entweder entsprechend der Futterkonzentration in der Förde oder mit zwei geringeren Konzentrationen gefüttert.“
Parallel dazu lief ein viermonatiger Feldversuch. „Dafür haben wir Besiedlungsplatten in der Innenförde und in der Außenförde in etwa einem Meter Tiefe platziert und die Wasserwerte regelmäßig überprüft.“ Für beide Stationen verzeichneten die Kieler Forscher starke Schwankungen im Kohlendioxid-Gehalt. „In der Innenförde lagen die gemessenen Werte zwischen etwa 1.000 und bis zu 2.500 Mikroatmosphären (µatm), also weit über dem Niveau, das in den meisten Ozeanregionen bis zum Ende des Jahrhunderts erwartet wird“, erklärt Thomsen. „Der pH-Wert sank dadurch von etwa 8,1 im Frühjahr auf durchschnittlich 7,7 im Spätsommer.“
Versauerung durch Sauerstoffmangel
Grund für die extreme Versauerung ist der Sauerstoffmangel in der Kieler Bucht: Abwässer und Düngemittel aus der Landwirtschaft, die in die Ostsee gelangen, kurbeln die Produktivität des Planktons an. Wenn diese Kleinstlebewesen absterben, sinken sie zum Meeresboden. Mikroorganismen, die das Plankton dort zersetzen, verbrauchen größere Mengen an Sauerstoff und produzieren CO2. Auftrieb kann dieses kohlendioxidreiche Wasser an die Oberfläche führen. „Diese Folgen der Überdüngung sind zwar negativ zu betrachten, aber die höhere Planktondichte liefert den Muscheln mehr Energie“, urteilt Thomsen.
„Im Direktvergleich waren Wachstum und Kalkbildung in der angesäuerten inneren Kieler Förde sehr viel höher als außerhalb der Förde. Am Ende des Experiments waren die Miesmuscheln aus der Innenförde mit etwa 18 Millimetern doppelt so groß wie die aus der Außenförde“, fasst Thomsen zusammen. Diese Beobachtung aus dem Freiland konnten die Forscher im Labor bestätigen. „Auch unter kontrollierten Bedingungen konnten die jungen Miesmuscheln unter Hoch-CO2-Bedingungen ihre Kalkschalen aufbauen, wenn ihnen genügend Futter zur Verfügung stand. Erst bei Extremwerten von 3.350 Mikroatmosphären wuchsen sie deutlich schlechter.“ Werte oberhalb von 3.000 Mikroatmosphären könnten jedoch durchaus in der Zukunft erreicht werden.
Futter kann Versauerung ausgleichen – zum Teil
Die Studie belegt, dass einige negative Auswirkungen der Ozeanversauerung wie verringertes Wachstum bei filtrierenden Organismen in einigen Küstengebieten durch hohe Futterverfügbarkeit ausgeglichen werden könnten. Allerdings zeigen aktuelle Arbeiten, dass die freischwimmenden Larven der Miesmuschel deutlich empfindlicher auf steigende CO2-Mengen reagieren als die späteren, bodenlebenden Stadien.
„Dies könnte möglicherweise dazu führen, dass die sensible Entwicklung der Larven in Zukunft durch die höheren CO2-Konzentrationen gestört wird. Inwieweit sich die Larven durch Evolution an diese Bedingungen anpassen können, lässt sich gegenwärtig noch nicht beurteilen“, so Thomsen. Untersuchungen hierzu laufen bereits. „Wir halten verschiedene Muschelfamilien über mehrere Generationen unter erhöhten CO2-Konzentrationen im Labor. Wenn die Larven der zweiten Generation ihre Entwicklung im Sommer abgeschlossen haben, wissen wir wieder ein wenig mehr.“ (Global Change Biology, 2013; doi: 10.1111/gcb.12109)
(GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, 07.05.2013 – NPO)
