Ozeane und Süßwasserkörper verlieren in alarmierendem Tempo Sauerstoff, und mehrere aktuelle Studien warnen davor, dass dieses Phänomen den Planeten in einen kritischen Zustand treibt, aus dem er sich nur schwer erholen wird. Die Wissenschaft warnt schon seit Jahren vor der Sauerstoffarmut in den Gewässern, doch nun haben sich zwei unabhängige Studien mit ihren globalen Folgen und der Notwendigkeit befasst, sie als eine der größten planetaren Bedrohungen zu behandeln – gleichrangig mit dem Klimawandel oder dem Verlust der Artenvielfalt.
Eine von der Scripps Institution of Oceanography in den USA geleitete Studie schlägt vor, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in das Modell der planetaren Grenzen zu integrieren. Dieses Modell identifiziert seit 2009 die kritischen Prozesse für die Stabilität der Erde. Laut den Autoren interagiert der rapide Sauerstoffmangel in Meeren, Flüssen und Seen mit anderen Faktoren wie der Versauerung und biogeochemischen Kreisläufen und löst so Kaskadeneffekte aus, die auf menschlichen Zeitskalen irreversibel sein könnten. Die in der Fachzeitschrift „Limnology and Oceanography“ veröffentlichte Studie betont, dass die Sauerstoffarmut nicht isoliert auftritt: Globale Erwärmung, Meeresverschmutzung und Veränderungen der Ozeanzirkulation sind ihre Hauptursachen.
Ein Planet, der aufgrund von Sauerstoffmangel am Rande des Zusammenbruchs steht.
Die Scripps-Studie, an der Wissenschaftler mehrerer Universitäten beteiligt waren, analysiert, wie Sauerstoffmangel die biologischen und chemischen Prozesse verändert, die das Klima regulieren. Von mikroskopisch kleinen Organismen bis hin zu großen Meeresräubern – alle sind auf gelösten Sauerstoff angewiesen , und sein Rückgang bedroht das Leben im Wasser und damit letztlich die Gesundheit des Planeten. Die Autoren weisen darauf hin, dass die Sauerstoffarmut bereits Küstenökosysteme, Flüsse und Seen beeinträchtigt und dass ihre Auswirkungen durch andere planetare Herausforderungen wie den Verlust der Artenvielfalt und veränderte Stickstoff- und Phosphorkreisläufe noch verstärkt werden.
Erica Ferrer, Hauptautorin der Studie, erklärte, die Idee sei nach der Teilnahme an der COP25 in Madrid entstanden, und man hoffe, dass diese Untersuchung politischen Entscheidungsträgern helfen werde, den Sauerstoffmangel als Schlüsselfaktor für die Stabilität des Erdsystems zu berücksichtigen . Der Vorschlag, gelösten Sauerstoff in den Rahmen der planetaren Grenzen aufzunehmen, zielt darauf ab, das Bewusstsein zu schärfen und Maßnahmen zur Minderung der Auswirkungen zu fördern, die zum Erhalt der Biodiversität und des Klimas beitragen.
Der Quitralco-Fjord: ein natürliches Laboratorium der Anoxie
Unterdessen hat ein interdisziplinäres Wissenschaftlerteam im Süden Chiles einen extremen Fall von Sauerstoffmangel im Quitralco-Fjord in der Region Aysén dokumentiert. Dies ist der erste Nachweis eines euxinischen Fjords in diesem Gebiet, also eines Fjords ohne gelösten Sauerstoff und mit hohen Konzentrationen an Schwefelwasserstoff , einer für die meisten Organismen giftigen Verbindung. Die Studie, die vom I~mar-Zentrum der Universität Los Lagos geleitet wurde, ergab, dass dieser Zustand auf natürliche Faktoren zurückzuführen ist: eingeschränkte Wasserzirkulation, lange Verweilzeiten des Wassers und der Einfluss vulkanischer Aktivität der nahegelegenen Liquiñe-Ofqui-Verwerfung sowie der Vulkane Mate Grande und Hudson.
Die Forscher, die zwischen 2022 und 2025 arbeiteten, stellten fest, dass die sauerstoffarme Schicht in einer Tiefe zwischen 90 und 120 Metern beginnt und sich bis zum Meeresboden in etwa 160 Metern Tiefe erstreckt. Das Oberflächenwasser weist dank des Austauschs mit der Atmosphäre einen normalen Sauerstoffgehalt auf , doch in der Tiefe verändert sich die Wasserchemie grundlegend: Nitrat verschwindet, Ammonium, Phosphat, Methan und Schwefelwasserstoff nehmen zu, und die mikrobielle Gemeinschaft wird von anaeroben Bakterien dominiert. Obwohl sich im Fjord Lachsfarmen befinden, schließen die Autoren, dass die euxinischen Bedingungen vorwiegend natürlichen Ursprungs sind. Dies macht Quitralco zu einem einzigartigen Labor, um zu untersuchen, wie vulkanische Aktivität und eingeschränkte Zirkulation ein marines Ökosystem verändern können.
Lehren aus der Vergangenheit: Das große Sterben
Um besser zu verstehen, was bei einer beschleunigten Sauerstoffknappheit geschehen könnte, blicken Wissenschaftler in die Vergangenheit. Vor etwa 252 Millionen Jahren, während des Massenaussterbens an der Perm-Trias-Grenze, bekannt als das Große Sterben, verschwanden 96 % der Meeresarten und 70 % der Landarten . Eine Studie der Stanford University, veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, hat gezeigt, dass die Hauptursache eine Kombination aus extremen Hitzewellen und einem durch massive Vulkanausbrüche verursachten Abfall des Sauerstoffgehalts im Ozean war.
Forscher führten Experimente mit lebenden Organismen durch, um die Anfälligkeit verschiedener Tiergruppen zu vergleichen. Sie entdeckten, dass Tiere mit langsamem Stoffwechsel und eingeschränkter Beweglichkeit, wie beispielsweise Brachiopoden, deutlich empfindlicher auf steigende Temperaturen und Sauerstoffmangel reagierten , während Weichtiere, Fische und Stachelhäuter dank ihrer größeren Muskelkraft und ihrer ausgeprägten Kiemenkapazität überleben und sich sogar vermehren konnten. Dieser biologische Wandel war unumkehrbar: Vor dem Massenaussterben dominierten Brachiopoden die Meere; heute sind Muscheln in der Überzahl. Die Studie warnt davor, dass der Trend besorgniserregend ist, auch wenn die aktuellen Erwärmungsprognosen niedriger ausfallen als jene der Perm-Trias-Zeit, und dass wir noch Zeit zum Handeln haben.
Das Zusammenspiel dieser drei Faktoren – der Vorschlag, Sauerstoff in die planetaren Grenzen einzubeziehen, das natürliche Beispiel von Quitralco und die Lehre aus dem Großen Sterben – zeichnet ein Bild, in dem die Sauerstoffarmut der Gewässer zu einer der größten Umweltherausforderungen des 21. Jahrhunderts wird . Wissenschaftler betonen, dass die Bekämpfung ihrer Ursachen, vor allem der globalen Erwärmung und der Nährstoffverschmutzung, unerlässlich ist, um zu verhindern, dass der Planet eine Schwelle überschreitet, von der er sich nur schwer erholen wird. Die Gesundheit der Ozeane und Süßwasserressourcen ist von entscheidender Bedeutung: Die Stabilität des gesamten Erdsystems hängt davon ab.