Unter der Meeresoberfläche arbeitet eine riesige, unsichtbare Welt.
Milliarden mikroskopischer Organismen bewegen sich mit dem Wasser, wandeln Sonnenlicht in organische Substanz um, setzen Sauerstoff frei und dienen als Nahrung für die nächsten Glieder des ozeanischen Lebens. Sie haben keine Ohren, aber das bedeutet nicht, dass die Umgebungsklänge spurlos an ihnen vorbeigehen.
Selbst Plankton existiert innerhalb eines gemeinsamen physikalischen Raums – inmitten von Strömungen, Druck, Licht, chemischen Signalen und Wasservibrationen.
Eine neue Studie hat gezeigt: Das niederfrequente Brummen arbeitender Offshore-Windkraftanlagen kann Prozesse innerhalb der natürlichen Plankton-Gemeinschaft verändern. Nach nur 22 Stunden der Einwirkung begann das Phytoplankton schneller zu wachsen, und die Sauerstoffbilanz des Wassers veränderte sich.
Der Ozean reagierte auf den menschlichen Lärm dort, wo Wissenschaftler kaum eine Antwort erwartet hätten.
Ein Experiment in norwegischen Gewässern
Die Studie wurde von einem internationalen Team unter der Leitung von Justine Courboules und der Meeresbioakustikerin Ana Širović von der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie – NTNU – durchgeführt. An der Arbeit waren zudem Spezialisten der Universität Montpellier, des CNRS, von Ifremer, des Königlich Belgischen Instituts für Naturwissenschaften und der Universität Hamburg beteiligt.
Das Projekt wurde vom Norwegischen Forschungsrat im Rahmen des Programms finanziert PURE WIND, das sich mit den Auswirkungen von Schall aus der Offshore-Windenergie auf Ökosysteme befasst.
Wie man das Brummen eines Kraftwerks auf See reproduziert
Die Forscher wollten das Experiment an die reale ozeanische Umgebung annähern. Daher züchteten sie nicht eine einzelne Laborart unter sterilen Bedingungen, sondern nutzten eine natürliche Gemeinschaft einer Küstenlagune, die Phytoplankton und das sich davon ernährende Zooplankton umfasste.
Die Proben wurden in experimentelle Behälter – Mikrokosmen – gegeben, die sich direkt in der Meeresumgebung befanden. Anschließend wurden unter Wasser reale Aufnahmen einer arbeitenden Offshore-Windkraftanlage abgespielt.
Das Experiment umfasste drei Klangmodi:
- eine Kontrollgruppe, die nur den natürlichen Hintergrund der Lagune hörte – etwa 80 dB relativ zu 1 µPa;
- ein mittlerer Lärmpegel – etwa 94 dB;
- erhöhter Pegel — etwa 106 dB.
Die Einwirkung umfasste Frequenzen von 50 bis 2400 Hertz und dauerte 22 Stunden.
Unterwasser-Dezibel lassen sich nicht direkt mit den gewohnten Lärmwerten in der Luft vergleichen: Im Wasser wird eine andere Bezugsgröße verwendet, und der Schall selbst breitet sich anders aus. Die genannten Zahlen charakterisieren daher die Unterschiede zwischen den Versuchsbedingungen, bedeuten aber nicht, dass das Plankton sich in der Nähe einer Quelle befand, die in ihrer Lautstärke mit Haushaltsgeräten oder einem Konzert vergleichbar wäre.
Die Wissenschaftler maßen die Wachstumsrate des Phytoplanktons, die Intensität seiner Beweidung durch das Zooplankton und die Veränderung der Sauerstoffkonzentration.
Was sich innerhalb von 22 Stunden veränderte
In den Gruppen, die der Wiedergabe des Lärms eines Windkraftwerks ausgesetzt waren, wuchs das Phytoplankton statistisch signifikant schneller als unter den Kontrollbedingungen.
Gleichzeitig war im Wasser eine positivere Sauerstoffbilanz zu beobachten. Die Autoren halten es für möglich, dass dies auf eine verstärkte Primärproduktion hindeutet – jenen Prozess, bei dem mikroskopische Algen und Cyanobakterien das Licht nutzen, um organisches Material zu bilden, und dabei Sauerstoff freisetzen.
Dabei unterschied sich die Geschwindigkeit, mit der das Zooplankton das Phytoplankton fraß, zwischen den drei Gruppen nicht wesentlich.
So ergibt sich ein ungewöhnliches Bild: Die Produktion pflanzlicher Biomasse veränderte sich, ihr Verbrauch blieb im Rahmen des kurzen Experiments jedoch etwa gleich.
Doch darf man dies nicht als erwiesenen Nutzen des Lärms betrachten.
Ein beschleunigtes Wachstum eines Gliedes kann das bisherige Verhältnis der Prozesse stören. Wenn Produktion und Verbrauch organischer Substanz auseinanderzudriften beginnen, kann dies mit der Zeit den Sauerstoffhaushalt, den Kreislauf der Nährstoffe, die Wassertransparenz und die Energieverteilung im Nahrungsnetz beeinflussen.
Vorerst sind dies nur mögliche Folgen. Die Arbeit zeigte eine kurzfristige Reaktion, verfolgte aber nicht, wohin sie nach Wochen, Monaten oder Jahren führen wird.
Wie das Plankton auf Schall reagieren kann
Das Wort „hörte“ ist hier ein Bild.
Das Phytoplankton nimmt Schall nicht so wahr wie ein Mensch, ein Wal oder ein Fisch. Doch Schall ist eine physikalische Bewegung: Druckwellen und Schwingungen der Wasserteilchen. Sie können auf mikroskopische Organismen unmittelbar einwirken oder die Bedingungen um sie herum verändern.
Es gibt mehrere mögliche Mechanismen. Die Schwingungen können die Durchmischung des Wassers beeinflussen, den Kontakt der Zellen mit Nährstoffen, ihre Lage relativ zum Licht, ihren physiologischen Zustand und die Wechselwirkung zwischen den Mitgliedern der Lebensgemeinschaft.
Die neue Untersuchung stellt jedoch nicht fest, welcher Mechanismus genau die Wachstumsbeschleunigung ausgelöst hat. Sie hält allein die Tatsache fest, dass eine natürliche Lebensgemeinschaft auf ein bestimmtes kurzzeitiges Schallregime reagiert.
Um die Ursachenkette zu verstehen, sind weitere Experimente nötig: mit einzelnen Arten und gemischten Lebensgemeinschaften, mit unterschiedlicher Einwirkungsdauer, Frequenzen, Signalpegeln und Umweltbedingungen.
Die Grundlage des ozeanischen Lebens
Das Phytoplankton ist leicht zu übersehen. Eine einzelne Zelle kann mit bloßem Auge unsichtbar sein, doch gemeinsam verrichten diese Organismen Arbeit von planetarem Ausmaß.
Sie bilden die Grundlage zahlreicher mariner Nahrungsnetze. Von ihnen ernährt sich das Zooplankton, das wiederum zur Nahrung für Fische, Vögel und Meeressäugetiere wird. Das Phytoplankton ist an der Produktion eines erheblichen Anteils des Sauerstoffs der Biosphäre beteiligt und bindet Kohlenstoff, von dem ein Teil mit der Zeit in die tiefen Schichten des Ozeans gelangt.
Daher ist die Veränderung seines Wachstums kein kleines Ereignis, das auf den Versuchsbehälter beschränkt bleibt. Es ist ein Signal für eine mögliche Einwirkung auf den Anfang der Kette, von der weit größere Lebensformen abhängen.
Früher konzentrierten sich Untersuchungen des Unterwasserlärms vor allem auf Wale, Delfine, Fische und andere Tiere, die Schall zur Verständigung, zur Orientierung und zur Nahrungssuche nutzen. Die neue Arbeit erweitert die Frage: Was geschieht, wenn industrieller Klang Organismen erreicht, die über kein gewohntes Hörsystem verfügen, aber innerhalb derselben physikalischen Umgebung existieren?
Auch grüne Energie hat einen Klang
Die Offshore-Windenergie ist notwendig, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Doch eine ökologisch sauberere Energiequelle wird dadurch nicht völlig unsichtbar für die Natur.
Besonders laut können Bauarbeiten sein – etwa das Rammen von Pfählen beim Errichten der Fundamente von Turbinen. Aber auch bereits in Betrieb befindliche Anlagen erzeugen ständige niederfrequente Schwingungen: Die Drehung der Rotorblätter, die Bewegung der Mechanismen und die Vibrationen der Konstruktion werden über das Fundament in das Wasser und den Meeresboden übertragen.
Die Untersuchung belegt nicht, dass Offshore-Kraftwerke die Planktongemeinschaften zerstören. Sie bewertet auch nicht eine konkrete in Betrieb befindliche Windkraftanlage als Ganzes. Die Wissenschaftler gaben deren Aufzeichnungen in einem kontrollierten Mikrokosmos-Experiment wieder.
Doch die Arbeit zeigt, dass bei der Planung mariner Energiegewinnung die alleinige Berücksichtigung sichtbarer Tiere nicht ausreicht. Unterwasserschall kann sich über verschiedene Ebenen des Ökosystems ausbreiten, einschließlich seiner mikroskopischen Grundlage.
Möglicherweise müssen künftige Turbinen nicht nur nach der Menge der erzeugten Energie bewertet werden, sondern auch nach der akustischen Spur, die sie im Meer hinterlassen.
Woran hat uns der Ozean heute erinnert?
Daran, dass es in einem lebendigen System keine wirklich kleinen Beteiligten und keine isolierten Einwirkungen gibt.
Der Mensch errichtet eine Turbine, um die Bewegung der Luft in Elektrizität umzuwandeln. Der Mechanismus erzeugt Schwingungen. Die Schwingungen gelangen in das Wasser. Das Wasser überträgt sie auf mikroskopische Zellen – und innerhalb der unsichtbaren Lebensgemeinschaft verändert sich der Lauf des Lebens.
Selbst das leiseste technologische Summen wird Teil des ozeanischen Raums. Es fügt sich in die gemeinsame Partitur ein, zusammen mit den Strömungen, der Bewegung der Tiere, dem Rascheln der Sedimente und den natürlichen Schwingungen des Wassers selbst.
Der Ozean hat uns daran erinnert: Jede vom Menschen geschaffene Technologie tritt in eine Beziehung zu bereits existierendem Leben. Deshalb beginnt wahre Umweltverträglichkeit nicht nur mit einer sauberen Energiequelle, sondern auch mit der Fähigkeit, die Antwort des gesamten Systems zu hören – bis hin zu seinen kleinsten Bewohnern.
Das Plankton besitzt keine Ohren. Doch der Ozean hat ihm unseren Klang übermittelt – und das Leben antwortete mit einer Veränderung seines Rhythmus.
