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Erlaubnis zu düngen

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2009 10:36

An Bord der „Polarstern“ wird die Erleichterung groß sein. Das deutsche Forschungsschiff darf seine Expedition in den Südozean planmäßig fortsetzen und in einem Seegebiet rund 1000 Kilometer nordöstlich von Südgeorgien das Eisendüngungsexperiment Lohafex durchführen. Zurzeit ist das Schiff ungefähr 1500 Kilometer von der britischen Insel entfernt und erkundet das Terrain für einen geeigneten Ort. Um das Experiment war es zu einem Streit zwischen den Bundesministerien für Forschung und für Umwelt gekommen. Mit ihrer Entscheidung, das Experiment dürfe planmäßig stattfinden, beendete Bundesforschungsministerin Annette Schavan jetzt den Disput.

Kurs der Polarstern, 27.01.09Seit 2005 laufen die Vorbereitungen für Lohafex, 2007 unterzeichneten deutsche und indische Wissenschaftsorganisationen im Beisein der Regierungschefs beider Staaten den entsprechenden Kooperationsvertrag. Das Experiment soll, so das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in einer Pressemitteilung, Teil der „wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Indien“ sein. Weil auf der Bonner  UN-Tagung zur Biodiversität im Mai 2008 aber großmaßstäbliche Eisendüngungsvorhaben verboten wurden, geriet Lohafex mit der Abfahrt der Polarstern aus Kapstadt Anfang Januar in heftige Kritik.


Lohafex ist das vorläufig jüngste eines guten Dutzend wissenschaftlicher Experimente, die klären sollen, ob etwas an dem Konzept dran ist, das der US-Ozeanograph John Martin vor 25 Jahren unerreicht pointiert beschrieb: „ Gebt mir einen Tanker voll Eisen, und ich gebe Euch eine neue Eiszeit!“ Hinter diesem Satz verbergen sich eine Reihe von Annahmen, die erst zum Teil geklärt werden konnten.
Erste Annahme: Manche Meeresregionen, vor allem im Südozean und entlang des Äquators im Pazifik, haben so auffallend wenig pflanzliches Plankton, weil es dort an Eisen fehlt, obwohl alle anderen Nährstoffe reichlich vorhanden sind. Folgerichtig ließe sich mit „einem Tanker voller Eisen“ der Engpass beseitigen und eine Algenblüte hervorrufen, immer vorausgesetzt das Eisen ist für die mikroskopisch kleinen Pflanzen auch verfügbar. „Das hat bei den meisten Gelegenheiten spektakulär gut funktioniert“, berichtet Peter Croot, Mitarbeiter beim Leibniz-Institut für Meereswissenschaften in Kiel, der an vielen der Eisendüngungsexperimenten beteiligt war, „das Wasser verwandelte sich von klarem Blau mit sehr wenig Phytoplankton darin zu ziemlich grünem Wasser mit großen Mengen Algen.“

Arbeiten an Bord der PolarsternIn der Praxis hat sich inzwischen eine Lösung aus Eisensulfat bewährt, das unter anderem bei der Titandioxid-Herstellung in großen Mengen als Abfallprodukt entsteht. Nur bei wenigen kleineren Experimenten konnten die Wissenschaftler mit ihrem Eisen keine oder nur eine unscheinbare Algenblüte auslösen. „Es funktioniert eben nicht immer“, räumt Croot ein, „man muss die richtigen Bedingungen erwischen. Jetzt nach mehr als zehn Jahren Forschung wissen wir etwa, worin die bestehen, aber das heißt nicht, dass wir das immer und überall schaffen.“ Bei Lohafex werden 20 Tonnen Eisensulfat, was rund sechs Tonnen reinem Eisen entsprechen, über eine Fläche von 300 Quadratkilometer verteilt. Damit dürften die Forscher keine Probleme haben, eine Algenblüte auszulösen, das gelang ja auch bei fast allen Vorgängerexperimenten. „Der Erfolg der Versuche hat allerdings den Wunsch wachsen lassen, diesen Mechanismus als Instrument gegen den Treibhauseffekt zu nutzen“, meint Professor Doug Wallace vom Kieler Leibniz-Institut. Wie die meisten seiner Kollegen ist er nicht gerade glücklich mit diesen Erwartungen, denn noch ist gar nicht klar, ob Algenblüten ein Mittel zur Verringerung des Treibhauseffektes sind.

AlgengemeinschaftAnnahme Nummer zwei ist nämlich gar nicht so leicht zu belegen: Grundsätzlich verbrauchen Algen Kohlendioxid, um mit Hilfe der Photosynthese Nährstoffe aufzubauen. Viele Millionen Tonnen des Treibhausgases werden so pro Jahr in Kohlenwasserstoffe verwandelt. Allerdings ziehen viele Algen auch viele Fressfeinde an, vom Zooplankton bis zu riesigen Walen. Und diese Fressfeinde setzen das zuvor gebundene Kohlendioxid durch Atmung wieder frei. Sinken die Algen aber tatsächlich in die Tiefsee, können sie das gespeicherte Kohlendioxid über lange Zeit aus dem Kreislauf entfernen. Die alles entscheidende Frage ist daher: Wie viele Algen überleben das Gelage und sinken sie auch tief genug in den Ozean, damit sie nicht beispielsweise durch Bakterien in ihre Bestandteile zersetzt werden, so dass das Kohlendioxid über diesen Weg wieder in die Atmosphäre gelangt. „Um diese Frage zu beantworten, sind die früheren Experimente nicht ausgelegt worden“, sagt Ken Johnson, Meeresforscher am Monterey Bay Aquarium Research Institute in Kalifornien.

PolarsternExperimente wie Lohafex interessieren sich genau für diese Langzeiteffekte und produzieren daher Algenblüten nur, um zu sehen, was später mit den Algen geschieht. Und da sind die bisherigen Ergebnisse nicht sehr ermutigend. „In vielen Experimenten hat man Hinweise dafür erhalten, dass der größte Teil der Biomasse bereits wieder verbraucht wurde, während das Experiment noch lief“, so Peter Croot, „das heißt, es wurde kaum Kohlendioxid dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt.“ Anders ist das bei natürlichen Algenblüten. Bei ihnen landet ein großer Teil des in Biomasse umgesetzten Kohlendioxids tatsächlich in der Tiefsee. Das zeigt etwa eine Untersuchung vor den Kerguelen–Inseln im südlichen Indischen Ozean, wo nährstoff- und eisenreiches Wasser aus der Tiefsee aufwallt und regelmäßige Algenblüten verursacht. Stephane Blain, Professor an der Pariser Universität VI „Pierre et Marie Curie“: „Bis zu diesem Punkt ist also alles wie bei einer künstlichen Algenblüte. Interessanterweise konnten wir nachweisen, dass der natürliche Prozess erstens sehr viel besser düngt und zweitens nach dem Absterben der Blüte sehr viel Kohlenstoff in tiefe Wasserschichten schafft. Der natürliche Prozess war um den Faktor zehn bis 100 effizienter als der künstliche.“

Aus welchen Gründen genau die Algen auf das Eisensulfat aus der chemischen Industrie so viel schlechter reagieren als auf die Eisenverbindungen aus der Tiefsee, ist noch ein Rätsel. Gelöst werden kann es aber nur, wenn man natürliche und künstliche Algenblüten miteinander vergleicht. Stephane Blain: „Wir sehen bei dem natürlichen Prozess vor den Kerguelen-Inseln, dass die Versorgung mit Eisenverbindungen kontinuierlich ist, dass sie sehr fein verteilt sind und von unten her zum Plankton geliefert werden, während die künstliche Düngung von oben erfolgt. Außerdem handelt es sich bei dem natürlichen Prozess um organische Eisenverbindungen, die das Phytoplankton sehr viel leichter nutzen kann.

KieselalgeAnnahme Nummer drei, die zu prüfen ist: Die Algenblüten haben keine Auswirkungen auf das Ökosystem des Ozeans. „Die Auswirkungen gehören zu den großen Unbekannten in der ganzen Gleichung“, betont Peter Croot. Das liegt vor allem am Meer selbst. In dem riesigen Wasserkörper kann man einfach kein kontrolliertes Experiment durchführen, stattdessen kippt man mit der Eisendüngung einfach nur Dünger ins Wasser, ohne zu wissen, wer davon profitiert. Doug Wallace: „Wenn wir ein Weizenfeld aussäen und Dünger verwenden, kennen wir den Effekt, denn es hat jahrhundertelang Forschung auf dem Gebiet gegeben. Im Gegensatz dazu haben wir mit der absichtlichen Beeinflussung mariner Ökosysteme kaum Erfahrungen, wenn man einmal von den Fischfarmen absieht.“ Und tatsächlich haben die bisherigen Experimente immer wieder für Überraschungen gesorgt. So kam es in ein und demselben Meeresgebiet bei einem Mal zu einer Algenblüte, ein anderes Mal tat sich dagegen gar nichts. Oder aber die Organismen, die von der Zusatzdosis Eisen profitierten, sorgten für Überraschungen. Peter Croot: „Wir kannten zum Beispiel einen der der Organismen, die blühten, gut aus Laborstudien. Dort wird er seit 100 Jahren oder länger gehalten, doch nach der Eisendüngung vermehrte er sich doppelt so schnell wie man es je zuvor beobachtet hatte.“

Kein Wunder also, dass die Forscher unisono zur Vorsicht im Umgang mit der Eisendüngung raten. „Den Ozean zu düngen, das ist, als ob man die afrikanische Savanne in einen Dschungel verwandeln würde“, betont Ken Johnson aus dem kalifornischen Monterey. Dennoch solle man die Forschung vorantreiben, auch und gerade mit Experimenten wie Lohafex. „ Weil die Menschen über das Kohlendioxid besorgt sind, werden wir darüber nachdenken müssen“, so Johnson, „werden die Probleme übermächtig, drängt man uns einfach in die Ecke.“

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