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Manganknollen: Schmutzige Ernte in der Tiefsee

Etliche Staaten und Privatfirmen haben sich bereits das Recht gesichert, am Meeresgrund nach Manganknollen und anderen Bodenschätzen zu suchen. Doch was würde der Abbau für die kaum erforschten Lebewesen dort unten bedeuten?
Manganknolle im Greifer eines TiefseerobotersLaden...

Ein kleiner, bläulich schimmernder Tintenfisch, der auf dem Meeresgrund hockt. Rosa Seesterne und dunkle, stachelige Seeigel. Seegurken in Rot und Grün und leuchtendem Weiß, von denen einige eine bizarre Frisur aus feinen Fäden zu tragen scheinen. Geheimnisvolle Spuren, die unbekannte Lebewesen in den Schlamm gegraben haben. Und die kunstvollsten Kothaufen, in perfekten Spiralen auf den Boden drapiert.

Antje Boetius vom Alfred-Wegener-Institut (AWI), dem Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, kennt solche Aufnahmen zur Genüge. Tausende davon haben sie und ihre Kollegen im vergangenen Jahr von einer Expedition in den Pazifik mitgebracht. Doch sie hat sich daran noch längst nicht sattgesehen. "Die Tiefsee ist eine faszinierende Welt, über die wir noch viel zu wenig wissen", schwärmt die Forscherin. "Da muss man genau hinschauen, wenn es um die Nutzung des Meeresbodens geht."

Was also, wenn Firmen tatsächlich ernst machen mit dem schon seit Jahrzehnten diskutierten Tiefseebergbau? Würde das für die Lebensgemeinschaften der betroffenen Gebiete das Ende bedeuten, oder können sie sich nach dem Eingriff wieder erholen? Wie lange würde das gegebenenfalls dauern? Und wie lassen sich die ökologischen Schäden möglichst gering halten? Solche Fragen stehen im Mittelpunkt eines vom Bundesforschungsministerium unterstützten Projekts namens "Ecological Aspects of Deep Sea Mining", an dem 25 europäische Forschungseinrichtungen mitarbeiten und das vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel koordiniert wird. Aus Deutschland sind neben dem AWI und dem GEOMAR das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, das MARUM und die Jacobs University in Bremen, die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover und das Senckenberg am Meer in Wilhelmshaven dabei.

Bergbau im Test

Gelegenheiten, die Folgen des Tiefseebergbaus in der Praxis zu untersuchen, gibt es bisher allerdings kaum. Denn noch hat weltweit kein kommerzielles Meeresbergwerk seinen Betrieb aufgenommen. Dabei haben etwa die Manganknollen, die in mehr als 4000 Meter Tiefe vor allem auf dem Grund des Pazifiks liegen, schon in den 1970er Jahren das Interesse von Rohstoff-Fachleuten geweckt. Schließlich enthalten diese Klumpen neben Mangan und Eisen auch wertvolle Metalle wie Kupfer, Nickel und Kobalt. Sie zu fördern, ist jedoch ein technisch anspruchsvolles und entsprechend teures Unterfangen. Daher ist es bisher bei kleinen Pilotversuchen geblieben.

Etliche Staaten und Privatfirmen haben aber schon Explorationslizenzen bei der Internationalen Meeresbodenbehörde der Vereinten Nationen beantragt. Für Deutschland erkundet die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe seit 2008 die Manganknollen-Vorkommen in einem 75 000 Quadratkilometer großen Gebiet in der so genannten Clarion-Clipperton-Zone im Pazifik. Und immer, wenn die Metallpreise steigen, wird der Schritt ins Untergeschoss der Meere wieder ein Stück attraktiver. Naturschutzorganisationen wie der WWF kritisieren allerdings, dass ein tatsächlich anlaufender industrieller Abbau von Bodenschätzen in der Tiefsee unabsehbare ökologische Folgen haben könne. Man wisse bei Weitem nicht genug über die Struktur und die Funktionen dieser Ökosysteme, um die Auswirkungen der Eingriffe halbwegs realistisch einschätzen zu können.

Das sehen auch Meeresforscher so. Um etwas mehr Licht ins Dunkel zu bringen, haben deutsche Wissenschaftler unter Federführung der Universität Hamburg im Jahr 1989 den Abbau von Manganknollen im Pazifik simuliert. In einer Region, die etwa 650 Kilometer südöstlich der Galapagosinseln liegt, haben sie elf Quadratkilometer Meeresboden umgepflügt, dabei den Schlamm aufgewirbelt und die Metallklumpen vergraben. Dieses DISCOL ("Disturbance and Recolonization" – Störung und Wiederbesiedlung) genannte Experiment bietet die einmalige Chance, die Veränderungen in einem vom Bergbau gestörten Gebiet über längere Zeit zu verfolgen. Zwischen 1989 und 1996 waren Wissenschaftler insgesamt viermal vor Ort, um die Entwicklung zu dokumentieren. Die jüngsten Expeditionen ins DISCOL-Gebiet haben Jens Greinert vom GEOMAR und Antje Boetius vom AWI im vergangenen Jahr geleitet. Ausgerüstet mit modernster Technik war das Forschungsschiff "Sonne" den gesamten September über in der Region unterwegs.

Bis sich die blumenkohlgroßen Manganknollen neu bilden, dauert es Millionen von Jahren

"Wir waren sehr gespannt, wie deutlich die Spuren des Eingriffs noch zu sehen sein würden", erinnert sich Antje Boetius. Mit dem Unterwasserroboter ABYSS des GEOMAR hat das Team zunächst den Meeresgrund rund 4200 Meter unter dem Kiel der "Sonne" genau unter die Lupe genommen und kartiert. Seither wissen die Forscher nicht nur, dass sich die Pflugspuren auch nach 26 Jahren noch unübersehbar über den Meeresgrund ziehen. Es ließen sich auch ganz gezielt Proben aus verschieden stark beeinflussten Bereichen des Bodens entnehmen. "Wir konnten diese Spuren ähnlich präzise untersuchen wie eine Ackerfurche auf einem Feld", sagt Antje Boetius. "Und das mehr als vier Kilometer unter unseren Füßen!" Zum Einsatz kam dabei ein weiterer ferngesteuerter Tauchroboter des GEOMAR. Der mit Kameras und Greifarmen ausgerüstete ROV Kiel 6000 hat nicht nur Bilder und Proben aus der Tiefe geliefert, sondern auch verschiedene Messungen und Experimente durchgeführt. Zusätzlich haben die Forscher auch noch einen Kameraschlitten an einem Glasfaserkabel in etwa anderthalb Metern Abstand über den Grund geschleppt. Der schoss alle 20 Sekunden ein gestochen scharfes Bild vom Meeresboden und seinen Bewohnern.

Langfristige Veränderungen

Derzeit sind die Forscher dabei, diese Bilderflut auszuwerten. "Wir wollen unter anderem herausfinden, welche Lebewesen nach einem solchen Eingriff zurückkommen und welche nicht", erklärt Antje Boetius. Dazu gilt es, auf jedem einzelnen Foto das Ausmaß der Störung abzuschätzen und die abgelichteten Bodenbewohner zu bestimmen und zu zählen – ein langwieriges, aber keineswegs langweiliges Unterfangen. "Wir entdecken dabei immer wieder etwas Neues", berichtet die Wissenschaftlerin. Zum Beispiel geheimnisvolle Riesenwürmer, deren systematische Stellung im Tierreich die Forscher noch nicht kennen. Oder rätselhafte Gänge im Boden, deren Baumeister bisher anonym geblieben sind.

Bei vielen anderen Fotomotiven lässt sich dagegen zumindest grob bestimmen, zu welcher Tiergruppe sie gehören. Und dabei zeichnen sich auf den Bildschirmen der Forscher schon erste Trends ab. So sind etliche mobile Meeresbewohner wie Fische, schwimmende Seegurken oder einige Würmer inzwischen in die umgepflügten Bereiche zurückgekehrt. Andere Tiere aber machen sich nach wie vor rar. Das gilt vor allem für Seelilien, Schwämme und Korallen, die sich direkt an die Manganknollen anheften. Wo der Pflug die festen Knollen entfernt und nur noch Schlamm zurückgelassen hat, fehlt ihnen einfach der feste Untergrund für ihren sesshaften Lebensstil.

Das aber hat nicht nur für sie selbst fatale Folgen. "Ähnlich wie die Bäume in einem Wald bieten die Manganknollen und die Tiere daran ja auch einen Lebensraum für viele andere Arten", erklärt Boetius. Haarsterne zum Beispiel siedeln sich gern auf Seelilien und Schwämmen an, um von dieser erhöhten Position aus nach Beute zu fischen. Und einige Tintenfische nutzen die "Tiefsee-Bäume", um ihre Eier darauf abzulegen. Kein Wunder also, dass der Abbau der Metallklumpen für viele Arten langfristige Folgen haben könnte. Bis sich die blumenkohlgroßen Manganknollen am Grund des Pazifiks neu bilden, dauert es schließlich Millionen von Jahren.

Die Forscher hatten deshalb durchaus erwartet, dass Korallen und Co. auch nach mehr als einem Vierteljahrhundert noch nicht zurück sein würden. "Total überrascht hat uns aber die Reaktion der Bakterien", sagt Antje Boetius. Niemand hatte damit gerechnet, dass der simulierte Bergbau die Welt der Mikroorganismen für Jahrzehnte verändern würde. Doch genau das ist offenbar passiert, zeigen die Untersuchungen mit dem Unterwasserroboter: In den Pflugspuren stießen die Wissenschaftler auf deutlich geringere Anzeichen für bakterielle Aktivitäten als in ungestörten Bereichen.

Flau leuchtender Oktopus auf schlammiger EbeneLaden...
Mini-Krake am Meeresgrund | Mobile Tiere wie dieser niedliche Kopffüßer besiedeln zerstörte Regionen recht schnell – sesshafte Tiere brauchen wesentlich länger.

Sie haben auch eine Vermutung, woran das liegen könnte. An den Manganknollen klebt nämlich jede Menge Schlamm, so dass beim Abbau neben den Klumpen selbst auch gleich noch die obersten 20 Zentimeter Meeresgrund mit weggerissen werden. Gerade in dieser Schicht aber leben die meisten Bakterien. Und diese können nicht darauf hoffen, dass sich ihr Lebensraum rasch wieder regeneriert. Denn die Manganknollen liegen ja nur deshalb offen auf dem Meeresgrund herum, weil in diesen Regionen sehr wenig Material von der Oberfläche herabrieselt. Neue Sedimentschichten bilden sich daher nur sehr langsam.

Mehr Schutz für die Tiefsee

Die Manganknollen ohne den anhaftenden Schlamm zu bergen, wird allerdings nicht möglich sein. Und damit sich der Abbau wirtschaftlich lohnt, müsste nach Expertenschätzungen schon ein Gebiet von der Größe Bayerns umgepflügt werden. Was eine deutliche Verringerung der Bakterienaktivität auf so großen Flächen für das Nährstoffrecycling, die Rückkehr der Tiere und andere Prozesse in der Tiefsee bedeuten könnte, lässt sich derzeit kaum abschätzen.

Das Gleiche gilt auch für andere ökologische Folgen eines kommerziellen Abbaus. Da die Knollen neben ein oder zwei Prozent wertvollen Metallen vor allem uninteressantes Eisen und Mangan enthalten, wird zum Beispiel reichlich Abfall entstehen. Dieser soll bisherigen Vorstellungen zufolge als Metallschlamm wieder auf den Meeresgrund geleitet werden. Dabei wird er nicht nur das Abbaugebiet selbst mit einer Art metallischen Staubschicht überziehen. Die Schlammwolken können mit den Meeresströmungen durchaus auch in andere Regionen getrieben werden. "Bisher hat noch niemand großflächig untersucht, was das bewirken kann", sagt Antje Boetius. Experimente, die sie und ihre Kollegen während ihrer Expedition in kleinem Maßstab durchgeführt haben, zeigen allerdings, dass etliche Tiere für Metallschlämme in ihrem Lebensraum wenig übrighaben: Seegurken zum Beispiel ergreifen davor die Flucht.

Mosaikstein für Mosaikstein fügen die Wissenschaftler so ein Bild von den möglichen Folgen des Tiefseebergbaus zusammen. Vollständig ist es zwar noch lange nicht, aber es zeichnet sich immer deutlicher ab, dass solche Eingriffe langfristige ökologische Folgen haben. Sollte man deswegen generell die Finger vom bisher noch weitgehend ungestörten Untergeschoss der Weltmeere lassen? So pauschal will Antje Boetius das nicht sagen. Zwar sieht sie die Möglichkeiten des Metallrecyclings durchaus noch nicht ausgereizt. Doch was, wenn das nicht reicht, um den Bedarf an bestimmten Metallen zu decken? "Man muss ja bedenken, dass Bergbau auch an Land enorme Schäden anrichtet", betont die Forscherin. "Oft geht er dort erheblich auf Kosten der Menschen und der Natur. Wir denken insgesamt leider nicht viel darüber nach, wo die Rohstoffe in unseren Handys, Autos und Häusern herkommen."

Wenn man schon in der Tiefsee Rohstoffe gewinne, brauche man jedoch zumindest ein funktionierendes Schutzkonzept für die dortigen Ökosysteme und ihre Bewohner. Die Erkenntnisse der Forscher sollen unter anderem dazu dienen, die Internationale Meeresbodenbehörde und die EU fundiert zu beraten. Nötig wäre eine Art Flächennutzungsplan für den Meeresgrund, der neben den Abbaugebieten auch ungestörte Zonen festlegt. Wo aber sollten solche Schutzgebiete liegen? Wie groß müssen sie sein? Und wie viele davon braucht man, um die Vielfalt der Lebewesen und die wichtigsten Funktionen der Ökosysteme zu erhalten? "Um das einschätzen zu können, müssen wir noch viel mehr über die Arten der Tiefsee und ihre Verteilung herausfinden", sagt Antje Boetius. Also brechen sie und ihre Kollegen zu immer neuen Bilderreisen in die Tiefsee auf. Sie wissen, dass es sich lohnt.

21/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 21/2016

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