Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Umweltnachrichten: Wie sich das Klima an Kipppunkten in kurzer Zeit ändert

Neue Studie zeigt: Graduelle Veränderungen der CO2-Konzentration in der Atmosphäre können abrupte Klimaschwankungen auslösen

Bremerhaven, 19.06.2017(awi).  Während der letzten Eiszeit konnte der Einfluss von atmosphärischem CO2 auf den Nordatlantikstrom innerhalb weniger Jahrzehnte in Grönland einen Anstieg der Temperatur um bis zu 10 Grad Celsius verursachen. Das zeigen neue Klimaberechnungen von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Instituts und der Universität Cardiff. Erstmals konnte damit nachgewiesen werden, dass es in der jüngeren Erdgeschichte Situationen gab, in denen graduell steigende CO2-Konzentrationen an sogenannten Kipppunkten abrupte Ozeanzirkulations- und Klimaänderungen ausgelöst haben.

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Umweltnachrichten international: Forscher messen Rekord-Erosion am Flussufer in Alaska

Bild: Forscher arbeiten an der 35 Meter hohen und 680 Meter langen Steilwand (Yedoma, Permafrost-Aufschluss) am Itkillit River im Norden Alaskas.  Bildquelle: Alfred-Wegener-Institut

Bild: Forscher arbeiten an der 35 Meter hohen und 680 Meter langen Steilwand (Yedoma, Permafrost-Aufschluss) am Itkillit River im Norden Alaskas.Bildquelle: Alfred-Wegener-Institut

Bremerhaven, 27.01.2016 (awi). Die tauenden Permafrostböden Alaskas kosten die USA laut Schätzungen mehrere 100 Millionen Dollar pro Jahrzehnt – vor allem, weil Flughäfen, Straßen, Pipelines und Siedlungen aufgrund absackender Böden und erodierender Uferlinien verlegt werden müssen. Ein internationales Forscherteam hat nun am Itkillik River im Norden Alaskas Flussufer-Erosionsraten gemessen, die alle bisherigen Rekordwerte übertreffen. In einem Landstrich mit besonders viel Eis im Boden frisst sich der Itkillik River pro Jahr 19 Meter tief in das Ufer, berichten die Forscher in einer kürzlich erschienenen Studie im Fachmagazin Geomorphology.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass das Tauen von Permafrost nicht ausschließlich langsam vonstatten geht, sondern seine Folgen auch kurzfristig und unmittelbar spürbar werden“, sagt Permafrostforscher Dr. Jens Strauss von der Potsdamer Forschungsstelle des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).

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Müll im Meer: Mikroplastikpartikel in Speisefischen und Pflanzenfressern

Gemeine Strandschnecke Littorina littorea (Foto: Alfred-Wegener-Institut / Reinhard Saborowski)

Gemeine Strandschnecke Littorina littorea (Foto: Alfred-Wegener-Institut / Reinhard Saborowski)<br />

Bremen, 11.01.2016 (awi). Neue AWI-Studien zeigen, dass die Plastikreste in Nord- und Ostsee auch von Speisefischen und Meeresschnecken gefressen werden. Mikroplastikpartikel stellen nicht nur für Seevögel, Wale und Lebewesen am Meeresboden eine Gefahr dar. In zwei neuen Studien zeigen Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) jetzt, dass die Plastikreste auch von Meeresschnecken sowie Nord- und Ostseefischen wie Kabeljau und Makrele gefressen werden. Plastik verrottet nicht, es verwittert nur. Das heißt, es zerbricht – zermürbt durch Sonnenlicht, UV-Strahlen, Wind und Wellen – in immer kleinere Fragmente. Sind diese Plastikreste kleiner als fünf Millimeter, gehören sie zum sogenannten Mikroplastik, das Forscher inzwischen in allen Weltmeeren nachweisen konnten.

Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung untersuchen die Menge und Verbreitung von Mikroplastik im Meer sowie dessen Auswirkungen auf die Meeresbewohner. In zwei neuen Studien haben die Biologen nun weitere Tiergruppen identifiziert, die Mikroplastikpartikel aufnehmen. Die erste Gruppe umfasst Nord- und Ostsee-Speisefische wie Kabeljau und Makrelen; die zweite Gruppe sind Pflanzenfresser wie Strandschnecken, die sich von Großalgen ernähren und Fischen sowie Krebsen als Beute dienen. 

Makrelen verwechseln Plastikfasern mit Beute

In der Fisch-Studie haben die Wissenschaftler den Verdauungstrakt und Mageninhalt von 290 Makrelen, Flundern, Heringen, Dorschen und Klieschen aus der Nord- und Ostsee untersucht. Dabei zeigte sich, dass beispielsweise der Hering zu bestimmten Jahreszeiten gar keine Mikroplastikpartikel aufzunehmen scheint. Bei der Makrele hingegen schwankte der Prozentsatz der Tiere mit Mikroplastik in den Verdauungsorganen je nach Meeresregion zwischen 13 und 30 Prozent. Damit verschlucken Makrelen deutlich häufiger Mikroplastikpartikel als in Bodennähe lebende Fischarten wie Flunder und Kliesche.

Bild: Fingertang (Laminaria digitata) im Kelpwald vor Helgoland. Bildquelle:  Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung „Die Ursache dafür liegt vermutlich im Fressverhalten der Fische“, sagt AWI-Biologe und Studienleiter Dr. Gunnar Gerdts. „Bei den gefundenen Mikroplastikpartikeln gehen wir davon aus, dass die Tiere die in der Wassersäule treibenden Fragmente ganz zufällig bei der Futtersuche mit aufgenommen haben. Anders sieht es bei einer Vielzahl der Plastikfasern aus, die wir vor allem bei den Makrelen gefunden haben. Vermutlich haben die Fische sie für Beute gehalten.“ Der Grund: Die Fasern treiben oft in relativ hoher Dichte an der Wasseroberfläche. Sie ähneln dann in Form und Farbe frisch geschlüpften Seenadeln, auf die Makrelen wiederum gern Jagd machen. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Fischarten, die an der Wasseroberfläche oder in den oberen Schichten nach Fressbarem suchen, eher Gefahr laufen, Plastik zu verschlucken, als andere“, so Gunnar Gerdts.

Wenig bekannt ist bisher über die Folgen der Plastikaufnahme für die Fische: „Bei einem der untersuchten Kabeljaue fanden wir ein etwa 50 Zentimeter langes Gummiband im Magen. Das Tier hatte es nicht wieder ausspucken können, war körperlich schon gezeichnet und wäre vermutlich auf lange Sicht verhungert“, erzählt Gunnar Gerdts. Könnte eine Ansammlung von Mikroplastikpartikeln im Fischmagen ebenso schwere Folgen haben? „Wir haben zumindest in unserer Studie keine Hinweise darauf gefunden“, so der AWI-Forscher.

Bild: Fingertang (Laminaria digitata) im Kelpwald vor Helgoland. Bildquelle:  Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Strandschnecken fressen Mikroplastik von Algenoberfläche

In der zweiten Mikroplastik-Studie untersuchte der AWI-Biologe Lars Gutow gemeinsam mit Kollegen im Labor, ob Pflanzenfresser wie die Gemeine Strandschnecke Littorina littorea Mikroplastikpartikel bei der Futtersuche aufnehmen. Die Schnecken leben zum Beispiel an der Felsküste Helgolands und fressen dort Blasentang und andere im Kelpwald wachsende Großalgen. „Felsküsten und die dort lebenden Organismen, wie große Algen und deren Konsumenten, sind überraschender Weise bisher kaum auf Mikroplastik untersucht worden. Dabei sind es Orte wie diese, an denen das Meer die größeren Plastikstücke auf dem felsigen Untergrund in immer kleinere Teilchen zerreibt“, sagt Lars Gutow.

„Unsere Experimente zeigten, dass Mikroplastikpartikel besonders gut auf der strukturierten und klebrigen Oberfläche des Blasentangs haften. Dieses Ergebnis gab uns Anlass, anzunehmen, dass Tiere, die diese Algen abgrasen, unmittelbar Gefahr laufen, die Mikroplastikpartikel mit aufzunehmen“, so der AWI-Biologe. Um diese Annahme zu überprüfen, nahmen die Wissenschaftler Algenproben an der Nordseeküste, sammelten Strandschnecken und bauten im Labor am AWI Bremerhaven Aquarien für verschiedene Versuche auf. Zuerst überprüften sie, wie viele Mikroplastikpartikel sich auf der Oberfläche des Blasentangs absetzten. Anschließend verfütterten die Wissenschaftler die Algen mit den daran anhaftenden fluoreszierenden Plastikfragmenten an die Schnecken.

Die Ergebnisse der anschließenden Untersuchungen im Fluoreszenz-Mikroskop waren eindeutig: „Je höher die Mikroplastik-Konzentration im Wasser ausfiel, desto mehr Partikel setzten sich auf der Algenoberfläche fest“, berichtet Lars Gutow. „Gleichzeitig konnten wir nachweisen, dass die Schnecken diese Plastikfragmente ganz unbeeindruckt mitfressen. Das heißt im Umkehrschluss: Wir müssen auch die Gruppe der marinen Pflanzenfresser in den Kreis der durch Mikroplastik betroffenen Tierarten mit aufnehmen.“ Bisher hatten sich Meeresforscher bei der Suche nach gefährdeten Arten vor allem auf jene Organismen konzentriert, die für die Nahrungsaufnahme den Meeresboden durchwühlen oder Meerwasser filtrieren. „Jetzt wissen wir, dass das Spektrum der betroffenen Arten viel größer ist und wir Lebensräume wie die Felsküstenbereiche ebenfalls berücksichtigen müssen“, so Lars Gutow.

Die Untersuchungen der AWI-Biologen zeigten allerdings auch, dass die Schnecken das aufgenommene Mikroplastik nahezu vollständig wieder ausschieden. „Die Schnecken besitzen in ihrem Magen eine komplexe Sortiereinheit. Diese sortiert mithilfe zahlloser Wimpernhärchen Partikel ab einer bestimmten Größe wieder aus. Das von uns eingesetzte Mikroplastik ist demzufolge weder verdaut worden, noch in den Blutkreislauf oder in das Gewebe der Tiere gelangt“, erklärt der AWI-Experte.

Die Gemeine Strandschnecke Littorina littorea gehört zu einer Reihe von Schlüsselorganismen, die AWI-Biologen in Hinblick auf das Gefährdungspotenzial von Mikroplastik untersuchen. „Unser Langfristziel lautet, eine genaue Risikoabschätzung darüber abgeben zu können, mit welcher Wahrscheinlichkeit bestimmte Tiergruppen Mikroplastikpartikel aufnehmen. Im Falle der Pflanzenfresser wissen wir jetzt, dass sie dies mit einer höheren Wahrscheinlichkeit machen als bisher angenommen wurde“, sagt Lars Gutow und fügt zum Abschluss hinzu: „Allerdings ist bisher sowohl für Fische als auch für die Strandschnecke völlig unbekannt, ob und wie es sich auf die Gesundheit der Tiere auswirkt, wenn sie über einen langen Zeitraum Mikroplastikpartikel aufnehmen.“

 

Programmierter Multikopter fliegt selbstständig durch die Arktis

Bremerhaven, 17.08.2015 (awi). Wie bringt man ein Fluggerät in den Weiten des Arktischen Ozeans ans Ziel, wenn der Kompass keine zuverlässigen Positionsdaten liefert? Ingenieure an Bord des Forschungseisbrechers Polarstern des Alfred-Wegener-Instituts programmierten einen Multikopter so, dass er trotz Missweisung des Erdmagnetfeldes nahe des Nordpols navigieren kann. Einen ersten erfolgreichen autonomen Testflug nebst Landung feierten die Wissenschaftler kürzlich auf einer Eisscholle. „Die autonome Navigation stellt in hohen Breiten eine große Herausforderung dar“, sagt Sascha Lehmenhecker, Ingenieur am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Die Navigation erfolgt mittels Magnetsensoren.

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Forschungsschiff Heincke seit 25 Jahren im Dienst der Wissenschaft

Bremerhafen, 03.07.2015 (awi). Ein Vierteljahrhundert alt, über 900.000 Kilometer (488.842 nautische Meilen) gefahren und trotzdem auf dem neuesten wissenschaftlichen und technischen Stand: Die Indienststellung des Forschungsschiffes Heincke jährt sich am 8. Juli 2015 zum 25. Mal. Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), das die Heincke betreibt, nehmen ebenso regelmäßig an Expeditionen teil, wie Forschende und Studierende aus dem In- und Ausland. Weiterlesen

Komponisten liefern Erklärung für Hawaii-Knick

awi_Hawaii-Knick_karte_pazifik-02_354410b064Kiel, 04.05.2015 (awi) – Von Hawaii bis nach Kamtschatka zieht sich eine Kette von größtenteils unter Wasser liegenden, erloschenen Vulkanen durch den Pazifik. Diese Hawaii-Emperor-Kette ist die Spur eines vulkanischen Hotspots. Doch warum ändert sie auf halbem Weg die Richtung? Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, des Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) fand eine Erklärung in großräumigen tektonischen Veränderungen vor rund 50 Millionen Jahren. Weiterlesen

Wie stark schwanken die Temperaturen im Meer?

Neue Studie zeigt erhebliche Differenzen zwischen Klimaarchiven und Klimamodellen
Potsdam/Bremerhaven, 17.11.2014 (awi) – Das Klima der Erde scheint in den letzten 7000 Jahren sehr viel unbeständiger gewesen zu sein als bisher gedacht. Diese Schlussfolgerung legt eine neue Studie nahe, die im Lauf dieser Woche im US-amerikanischen Wissenschaftsmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht wird. Wissenschaftler vom Potsdamer Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, und der Harvard University zeigen darin, dass die aus Klimaarchiven rekonstruierten Meeresoberflächentemperaturen auf langen Zeitskalen erheblich stärker variieren als von Klimamodellen berechnet.

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