Forschung

Was die Forschung untersucht und herausfindet, wird durch  Wissenstransfer greifbar und verständlich.
Und ermöglicht so sinnvolles und effektives Handeln für die Meere .

Schiffsrümpfe bewuchsfrei halten

Schiffsrümpfe bewuchsfrei halten

Spezielle Unterwasseranstriche verhindern, dass Muscheln und andere Organismen am Schiffsrumpf anwachsen – doch biozid wirkende Lacke sind ökologisch bedenklich. Forscher haben mit Industriepartnern eine umweltfreundlichere Alternative entwickelt.
Liegt ein Schiff längere Zeit vor Anker, siedeln sich an seinem Rumpf Algen, Muscheln und Seepocken an. Dieses Problem – man bezeichnet es als Biofouling – verursacht jedes Jahr wirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe: Der biologische Bewuchs der Unterwasserfläche begünstigt deren Korrosion. Die Ablagerungen erhöhen die Rauheit des unter Wasser liegenden Rumpfes und bremsen dadurch die Fahrt des Schiffes. Je nachdem, wie stark der Bewuchs ist, steigt dadurch der Treibstoffverbrauch um bis zu 40 Prozent. Bei einem größeren Containerschiff können so jährliche Mehrkosten im millionenstelligen Bereich entstehen.

Bisherige Gegenmaßnahmen haben alle erhebliche Nachteile: Eine Möglichkeit ist, den Rumpf im Abstand von etwa drei bis fünf Jahren im Trockendock mit Sandstrahlgebläsen zu reinigen. Dabei wird jedoch auch die Lackierung entfernt und muss danach erneuert werden. Biozide Anstriche unterbinden zwar einen Bewuchs, gefährden jedoch auch die Umwelt, da sie sich in Wasser und Sedimenten anreichern. Die besonders giftigen Organozinn-Verbindungen sind deshalb seit einigen Jahren verboten und auch die bislang noch zulässigen Kupferanstriche sollen in absehbarer Zeit durch giftfreie Lösungen ersetzt werden.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM am Standort Halle haben im Rahmen des vom BMWi geförderten Projektkonsortiums »Gesteuertes Antifoulingschichtsystem aus Nanokompositen für die Schifffahrt« (GANaS) eine umweltfreundlichere Alternative entwickelt. »Das elektrochemisch aktive Anstrichsystem erzeugt an der Schiffsrumpfoberfläche regelmäßig wechselnde pH-Werte. Damit lässt sich eine Besiedelung wirksam verhindern, ohne auf Biozide zurückgreifen zu müssen«, erklärt Prof. Manfred Füting vom IWM in Halle, der das Projekt koordiniert.

Elektrisch geladene Lacke

Der neuartige Anstrich basiert auf Nanokompositlacken der Firma NTC, die mit unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeiten versehen wurden und in einem Mehrschichtsystem auf den Schiffsrumpf aufgebracht werden. Wird das System »angeschaltet«, fließen schwache Ströme im Bereich von 0,1 Milliampere (mA) pro Quadratzentimeter durch diese Schichten. In bestimmten Zeitintervallen werden diese dann umgepolt. Aufgrund wasserelektrolytischer Prozesse ändert sich dadurch der pH-Wert des Wassers in der unmittelbaren Umgebung. Muscheln, Algen und Seepocken fühlen sich jedoch nur bei bestimmten, konstanten Bedingungen wohl und wachsen deshalb nicht am Schiffsrumpf an. Das Grundprinzip der ständig wechselnden pH-Werte geht auf eine patentierte Entwicklung des Projektpartners bioplan GmbH zurück. Dabei ist es egal, ob das Schiff in der rauen Ostsee oder in karibischen Gefilden unterwegs ist: Stromdichte und Zeitintervalle können über eine Benutzerschnittstelle eingestellt und so der jeweiligen Gewässersituation angepasst werden. Die Energieversorgung wird über Photovoltaikmodule oder über Landstrom sichergestellt. »Mit den Lackentwicklungen im GANaS-Projekt sind wir auf dem Weg zu einer praktikablen Lösung«, so Füting.

Füting und seine Kollegen haben bei ihrer Entwicklung in erster Linie Behördenschiffe, etwa Ölhavarie- oder Feuerlöschboote im Blick: Diese liegen die meiste Zeit im Hafen, müssen aber bei Bedarf sofort einsatzbereit sein. »Wenn so ein Schiff stark bewachsen ist, erreicht es die Geschwindigkeit gar nicht mehr, die es eigentlich bräuchte, um schnell zum Einsatzort zu gelangen«, gibt Füting zu bedenken.

Tests mit den ersten Prototypen in der Schiffswerft Barth verliefen vielversprechend: Ein Boot der Fischereiaufsicht in Mecklenburg-Vorpommern testet derzeit die Lackentwicklungen und hat bisher den Nachweis für Bewuchsfreiheit und Haltbarkeit erbracht. Nachfolgeprojekte sind bereits in Planung: »Da wird es dann vor allem darum gehen, unser System zu vervollkommnen und für die industrielle Fertigung und den Praxiseinsatz zu optimieren«, so Füting.

https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/presse-medien/2012/pdf/FK12_2012_DEZEMBER.pdf

Was macht die Ozeanversauerung mit Korallen?

Einfluss der Ozeanversauerung auf Steinkorallen simuliert

Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem. Am ZMT haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem sie unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen können.
Die Versauerung unserer Ozeane und ihre Folgen für die Unterwasserwelt ist ein drängendes Problem, das die Wissenschaftler weltweit beschäftigt. Ein erschreckendes Szenario sind beispielsweise Steinkorallen, die ihre Fähigkeit zur Kalkskelettbildung verlieren und nicht mehr in der Lage sind, Riffe mit all ihren Schutz- und Lebensräumen für die außergewöhnliche Artenvielfalt zu bilden. Doch wie wahrscheinlich ist eine solche Entwicklung?

Um fundierte Voraussagen machen zu können, müssen zunächst die Prozesse der Skelettbildung und ihre Reaktion auf Störfaktoren bei Korallen verstanden werden. Am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie in Bremen haben Wissenschaftler ein mathematisches Modell entwickelt, das die Kalkbildung der Korallenpolypen auf der Zellebene detailliert nachbildet. “Mit so einem Modell kann man unterschiedliche Szenarien der Ozeanversauerung vorgeben und deren Auswirkungen auf Steinkorallen prüfen“, sagt der Ökologe Sönke Hohn.

CO2 aus der Atmosphäre löst sich im Meer und bildet Kohlensäure. Die steigenden Kohlendioxidwerte führen dazu, dass das Wasser langsam versauert. Während das Oberflächenwasser der Ozeane heute einen pH-Wert von ca. 8,2 aufweist, wird es im Jahr 2100 voraussichtlich nur noch 7,8 betragen. Ein saures Milieu greift aber Kalkstrukturen an, der Kalk löst sich auf. Dass die Kalkskelettbildung vieler Tiere unter den erhöhten CO2 Werten im Meer leidet, ist mittlerweile bekannt. Bilder von „nackten“ Korallenpolypen, die pH-Werten von 7,4 ausgesetzt worden waren, gingen in einer Studie des Magazins “Science“ um die Welt. Wie ein gestörter Kalkbildungsprozess genau abläuft, war jedoch unklar. Der Antwort sind die Wissenschaftler aus Bremen nun näher gekommen.

Polypen scheiden an ihrem Fuß Kalziumionen aus, die gemeinsam mit Karbonationen zu festem Kalk auskristallisieren und dadurch Skelettstrukturen bilden. Alle Polypen einer Koralle sind über eine Gewebeschicht miteinander verbunden. Diese trennt das umgebende Meerwasser von der Flüssigkeit, in der das Kalkskelett gebildet wird. Die Wissenschaftler konnten mit ihrem mathematischen Ansatz nachweisen, dass CO2 durch die Gewebsschichten in die kalzifizierende Flüssigkeit eindringt. Trotz aktiver Regulierung ihres Stofftransportes sind Polypen nicht in der Lage, bei erhöhten Kohlendioxidwerten gegen die Diffusion anzugehen.

Das Modell bildet die sehr komplexen biochemischen Prozesse des Stoffaustausches und der Kalkbildung in vier Räumen ab: dem umgebenden Meerwasser, dem Polypengewebe, dem Magen und der kalzifizierenden Flüssigkeit unter den Polypen. Es basiert auf Daten aus verschiedenen Studien, vor allem aber von Versuchsreihen, die am ZMT stattfanden. Mit Mikrosonden waren pH-Wert und Kalziumkonzentrationen unterhalb des Polypengewebes gemessen worden.

“Doch auch sehr aufwendige Laboruntersuchungen reichen nicht aus, um den Prozess der Kalzifizierung vollständig zu verstehen“ meint Agostino Merico, der den Modellierungsansatz mitentwickelte. “Indem wir alle relevanten physiologischen Prozesse simulieren, entwirrt unser Modell die komplexen Vorgänge und quantifiziert die Effekte der Ozeanversauerung auf die Organismen.“ So ergaben Berechnungen mit erhöhten CO2 Werten in der Atmosphäre, wie sie in 2100 im schlimmsten Falle zu erwarten sind, eine um 10% reduzierte Kalkbildung bei Steinkorallen. In einem nächsten Schritt soll auch der Einfluss der Ozeanerwärmung auf die Kalkbildung mit dem Modell untersucht werden.

Publiziert in:
Hohn, S., Merico, A. (2012) Modelling coral polyp calcification in relation to ocean acidification, Biogeosciences, 9, 4441-4454. doi: 10.5194/bg-9-4441-2012.

Weitere Informationen:

Dr. Sönke Hohn
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie
Tel: 0421 – 23800 105
Mail: soenke.hohn@zmt-bremen.de

Grundwasser verstärkt Überschwemmungs-Gefahr für Küstengebiete

Grundwasser verstärkt Überschwemmungs-Gefahr für Küstengebiete
Steigende Meeresspiegel lassen auch unterirdische Wasserreservoire ansteigen

Vielen Küstenregionen droht nicht nur Land Unter durch den steigenden Meeresspiegel: Auch die Grundwasserspiegel steigen und verdoppeln die von Überschwemmungen bedrohten Flächen. Das haben US-amerikanische Forscher am Beispiel Hawaiis festgestellt. Demnach könnte ein Anstieg des Meeresspiegels um rund einen Meter, wie für das Jahr 2100 vorhergesagt, zehn Prozent des dicht besiedelten Küstenstreifens in Honolulu überfluten. Mehr als die Hälfte dieses Wassers kommt dabei nicht aus dem Meer, sondern aus dem Untergrund – aus den Grundwasserleitern. Anfangs werde die Überflutung nur sporadisch auftreten, wenn Hochwasser und starke Regenfälle zusammentreffen, später dann immer häufiger, berichten die Forscher im Fachmagazin „Nature Climate Change“. Für Tourismus, Wirtschaft und Bewohner der betroffenen Regionen hätte dies gravierende Folgen.

„Schätzungen haben ergeben, dass mehr als 20 Millionen Menschen unter dem normalen Hochwasser-Spiegel leben und mehr als 200 Millionen Menschen durch Überschwemmungen bei extremen Hochwasserständen gefährdet sind“, schreiben Kolja Rotzoli und Charles Fletcher von der University of Hawaii in Honolulu. Das zusätzliche Risiko durch steigende Grundwasserstände in Küstennähe sei aber bisher völlig vernachlässigt worden. In dieser Studie werde dieser Effekt nun erstmals explizit untersucht. …

Quelle und vollständiger Artikel: http://scinexx.de/newsletter-wissen-aktuell-15314-2012-11-13.html

Ozeane: Zwei Drittel aller Bewohner noch unbekannt

Ozeane: Zwei Drittel aller Bewohner noch unbekannt
Bestandsaufnahme liefert neuen Einblick in marine Artenvielfalt
Bis zu zwei Drittel aller Meeresbewohner warten noch immer auf ihre Entdeckung. Von den geschätzt knapp eine Million Pflanzen und Tieren in den Ozeanen wurden bisher erst rund 226.000 beschrieben, viele davon erst in den letzten Jahrzehnten. Das zeigt die bisher umfassendste Bestandaufnahme marinen Lebens durch ein Team von 270 Forschern aus aller Welt, welche jetzt im Fachmagazin „Current Biology“ veröffentlicht wurde.
Sie haben erstmals alle bekannten Arten in einem globalen Register zusammengetragen und ausgewertet. Demnach gibt es selbst in europäischen Gewässern – dem weltweit am besten erforschten Meeresgebiet – noch immer rund ein Drittel unbekannte Arten. Während unter den großen Meeressäugern und Krebsen nicht mehr viele Entdeckungen zu erwarten seien, habe man von anderen Organismengruppen wie den Meerasseln, Schnecken, Fadenwürmern und Kleinkrebsen bisher kaum mehr als 20 Prozent bestimmt. …

Quelle und vollständiger Artikel: http://scinexx.de/newsletter-wissen-aktuell-15324-2012-11-16.html

Methanaustritte in der Tiefsee


Der Meeresboden im Untersuchungsgebiet vor Pakistan ist teilweise dicht mit Muscheln und Krabben bedeckt. Foto: MARUM, Universität Bremen

Neue Fallstudie bilanziert Gasemissionen im Indischen Ozean

Methan im Meeresboden – Energiequelle der Zukunft oder Bedrohung für das Weltklima? Wissenschaft und Gesellschaft diskutieren kontrovers über diese Frage. In einer Fallstudie, die jetzt im Journal of Geophysical Research erschien, schätzt ein MARUM-Team unter Federführung von Dr. Miriam Römer erstmals ab, wie viel Methan in den Tiefen des nordöstlichen Indischen Ozeans austritt. Die Wissenschaftlerinnen untersuchten zudem, ob das austretende Treibhausgas Methan durch die Wassersäule aufsteigt und in die Atmosphäre gelangt.

Methan blubbert in vielen Regionen aus dem Meeresboden: Im Schwarzen Meer, im Golf von Mexiko, im Nordatlantik, aber auch im östlichen Pazifik. Während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR untersuchte ein MARUM-Team Methanaustritte am Makran-Kontinentalrand vor Pakistan. Der 400 bis 500 Kilometer breite untermeerische Hang zieht sich über 1.000 Kilometer entlang der iranisch-pakistanischen Küste und besteht zum großen Teil aus parallelen Bergrücken, die bis zu 1.000 Meter hoch aufragen. Er entstand im Lauf von Jahrmillionen, weil dort die Arabische Erdplatte mit einer Geschwindigkeit von bis zu vier Zentimetern pro Jahr unter der Eurasischen Platte abtaucht. Dabei hobelt die Eurasische Platte große Mengen Gesteinsmaterial von der abtauchenden Arabischen Platte. Diese „Späne“ wurden im Lauf der Zeit durch die Plattenbewegung gestaucht und bilden heute den Makran-Kontinentalrand.

„Das untermeerische Rückensystem erstreckt sich über eine Fläche so groß wie Schweden“, sagt die Geowissenschaftlerin Dr. Miriam Römer. „Im seinem Zentrum haben wir mit schiffseigenen Echoloten und unserem Tauchroboter MARUM-QUEST den Meeresboden systematisch in einem langen, 50 Kilometer breiten Streifen erfasst. Dabei fanden wir in Wassertiefen zwischen 575 und 2 870 Metern insgesamt 18 Methanquellen; zwölf davon waren aktiv.“

In den Echolotdaten erscheinen die Austritte als bis zu 2.000 Meter hohe Gasfahnen im Meer (Abbildungen dazu: www.marum.de/Makran.html, Film http://www.marum.de/DFG_Science_TV_6_Muscheln_im_Dienste_der_Wissenschaft.html). Tauchgänge mit MARUM-QUEST brachten mehr Licht ins Dunkel der Methanquellen: Mit Hilfe der auf dem Tauchroboter installierten HD-Kameras fand das Forscherteam heraus, dass die Gasbläschen durchschnittlich etwa einen halben Zentimeter Durchmesser hatten. Besonders bemerkenswert: Die einzelnen Quellen sprudeln unterschiedlich stark; manche geben nur 90 Milliliter, andere bis zu 1,6 Liter Methan pro Minute ins Meerwasser ab. Da der Quelldruck im Lauf der Zeit schwankt, manche Quellen versiegen, andernorts neue entstehen, ist eine Abschätzung der Gesamtmenge des am Makran-Kontinentalrand sprudelnden Methans mit erheblichen Unsicherheiten verbunden. „Unseren konservativen Berechnungen zufolge treten am Makran-Rücken jährlich umgerechnet etwa 640.000 Kilogramm Methan aus“, sagt Dr. Miriam Römer.

Zwar steigen die Methanbläschen mit zehn bis 30 Zentimeter pro Sekunde Richtung Meeresoberfläche auf. Die Echolot-Messungen belegen aber, dass sich die Gasfahnen oberhalb von 700 Meter Meerestiefe, also weit unter der Meeresoberfläche verflüchtigen: „Das Methan löst sich im Meerwasser auf. Es entweicht also nicht in die Atmosphäre und hat keine Auswirkungen auf das globale Klima,“ bilanziert Dr. Miriam Römer, die sich im übrigen beeindruckt zeigt von den Fotos und Videos, die MARUM-QUEST von den Methanquellen in den Tiefen des Indischen Ozeans lieferte: „An manchen Stellen war der Tiefseeboden von Unmengen an Muscheln, Krebsen und Röhrenwürmern bedeckt. Diese Tiefseebewohner können nur überleben, weil dort Methan austritt, das von Mikroorganismen genutzt wird, die wiederum die Grundlage dieses faszinierenden Ökosystems bilden, das ohne Licht als auskommt.“

„Unsere Ergebnisse aus der Makran-Region sind auf viele, aber eben nicht alle ozeanischen Methanaustritte übertragbar“, betont Dr. Miriam Römer. So gibt es Hinweise, dass Gasblasen, die mit einem Ölfilm ummantelt sind, Methan aus großen Wassertiefen bis in die Atmosphäre transportieren können. Kürzlich bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine Expedition der Bremer Wissenschaftlerinnen in den südlichen Golf von Mexiko. Dort sind natürliche Öl- und Methanaustritte am Meeresboden bekannt. Diese Forschungsfahrt ist für 2014 geplant.

Das wissenschaftliche Paper erschien in JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, C10015, doi:10.1029/2011JC007424, 2012: Miriam Römer, Heiko Sahling, Thomas Pape, Gerhard Bohrmann, and Volkhard Spieß:
Quantification of gas bubble emissions from submarine
hydrocarbon seeps at the Makran continental margin
(offshore Pakistan)

Geheimnisvolle Schnabelwale – von Entenwalen und Zweizahnwalen

Zwei spannende Texte von Bettina Wurche (mit Dank) zu den Funden eines seltenen Schnabelwals in Neuseeland…

Der Bahamonde-Schnabelwal – ein mysteriöses Phantom aus der Tiefsee?
6. November 2012 von Bettina Wurche

http://blog.meertext.eu/2012/11/06/der-bahamonde-schnabelwal-%E2%80%93-ein-mysterioses-phantom-aus-der-tiefsee/

“Phantom der Tiefsee: Mysteriöser Wal aufgetaucht“ vermeldet SPON am 05.11.2012.
Und Focus schreibt: „Sensationelle Entdeckung: Forscher enttarnen seltensten Wal der Welt“.

Ein Blick auf das abgebildete Photo sagt mir deutlich mehr: Es geht um die Strandung eines Zweizahnwals.
Das Tier gehört auf jeden Fall zur Gattung „Mesoplodon“, von denen es weltweit 14 Arten gab (und nicht 21).

Die Tiere leben natürlich nicht in der Tiefsee, sondern in der Hochsee. Alle bisher untersuchten Schnabelwale tauchen zwar ähnlich tief wie Pottwale und jagen in tiefen Wasserschichten Fische und Tintenfische. Darum ist auch für Mesoplodon traversii anzunehmen, dass er weit unter 1000 Meter tief taucht. Aber damit ist er natürlich kein Tiefsee-Bewohner, sondern klopft dort höchstens gelegentlich an die Tür.

Dass diese beiden Tiere so schwierig zuzuordnen waren, ist nicht erstaunlich. Zweizahnwale sind erstens wenig bekannt und zweitens sehr schwierig zu bestimmen. Lesen Sie dazu auch den meertext-Beitrag „Geheimnisvolle Schnabelwale – von Entenwalen und Zweizahnwalen“.

Viele Mesoplodon-Arten sehen sich äußerlich teilweise zum Verwechseln ähnlich. Das wichtigste und offensichtlichste Unterscheidungsmerkmal sind die beiden Zähne im Unterkiefer, die nur bei erwachsenen Männchen durchbrechen. Bei Weibchen und Jungtieren bleiben die Zähne im Zahnfleisch verborgen.
Abgesehen von den Zähnen kann die Artzugehörigkeit dieser Wale nur von erfahrenen Spezialisten über kleine Details des Schädels bestimmt werden. Da hier ein Weibchen und Jungtier gestrandet waren, ist es überhaupt nicht verwunderlich, dass die Identifizierung so kompliziert war und die Tiere zunächst als Camperdown-Wal (Mesoplodon grayi bestimmt wurden.
Neben der Schädelanalyse kann die Art auch über eine DNA-Analyse bestimmt werden. Wie es im vorgesehen Fall ja auch geschehen ist.

Die wilde Entdeckungsgeschichte des Bahamonde-Zweizahnwals
Mesoplodon traversii hat eine wilde Entdeckungsgeschichte hinter sich:
1873 fand James Hector auf Pitt Island (Neuseeland) einen Unterkiefer, den er in Wort und Bild dokumentierte. Im darauf folgenden Jahr publizierte John Edward Gray die wissenschaftliche Beschreibung des Kiefers und benannte ihn nach Henry Hammersley Travers: M. traversii. (Nach Hector ist übrigens auch der Schnabelwal Mesoplodon hectori benannt worden, aber das ist eine andere Geschichte).
Um 1950 wurde dann auf White Island (Neuseeland) noch ein Schädel ohne Unterkiefer (= Calvarium) gefunden, der später dem Gingko-Zweizahnwal (M. gingkodens) zugeordnet wurde.
1986 wurde ein beschädigter Schädel ohne Unterkiefer in Chile auf Robinson Crusoe Island angespült und von van Helden und Kollegen als neue Art beschrieben: Mesoplodon bahamondi – Bahamonde’s Zweizahnwal.
In diesem Fall wurde allerdings wenig später klar: Der Schädel gehörte gar nicht zu einer neu entdeckten Art, sondern zu dem schon 1874 beschrieben Tier. Darum war der Name M. bahamondi ungültig und M. traversii gültig. So schreiben es die Regeln der internationalen Nomenklaturkommission vor. Van Helden und Kollegen schrieben also eine Gegendarstellung.

Im Dezember 2010 strandeten zwei Schnabelwale am Strand von Opape, Bay of Plenty, Neuseeland. Sie wurden zunächst als Gray´s Schnabelwal (Mesoplodon grayi) einsortiert.
Erst durch die genetische Analyse aller drei Funde wurde klar, dass sie alle zur gleichen Art gehören. Insgesamt drei Funde sind für eine Walart schon extrem selten, darum titulierten Thompson und Kollegen M. traversii in ihrer jetzt erschienen Publikation als den seltensten Wal der Welt (Thompson, K. et al. 2012: The world’s rarest whale. Current biology, 22(21): R905–R906. doi:10.1016/j.cub.2012.08.055)
Ganz schön viel Aufregung für einen so kleinen, stillen Wal.

Entdeckungen im Museum
Es kommt auch heute noch regelmäßig vor, dass neue Wale (und andere Tiere) entdeckt werden, gerade Museumsammlungen sind dafür prädestiniert.
Die Erklärung ist einfach: Erst in einer Sammlung können Schädel durch exakte Vermessungen und Vergleiche mit anderen Schädeln wissenschaftlich bearbeitet werden bzw. können hier DNA-Analysen durchgeführt werden. Und für die wissenschaftliche Bearbeitung benötigt es einen Anfangsverdacht, ein Forschungsprojekt und die entsprechenden Spezialisten.

Ich hatte schon vor einiger Zeit über eine neue Zwergwalart und eine neue Delphinart berichtet.
Nicht-Zoologen mag es übertrieben erscheinen, so viel Aufwand zu betreiben, um Wale hin- und herzusortieren. Aber diese Artzugehörigkeiten erzählen den Wissenschaftlern wichtige Details über Evolution, Verbreitung und andere intime Details aus dem Leben der Wale.
Zwei Arten nicht sauber auseinander zu halten, ist für einen Zoologen genauso schlimm, wie zusammen geworfene Äpfel und Birnen für einen Obsthändler.

Bettina Wurche

Quellen:

L. van Helden, A. N. Baker, M. L. Dalebout, J. C. Reyes, K. Van Waerebeek, C. S. Baker: Resurrection of Mesoplodon traversii (Gray, 1874), senior synonym of M. bahamondi

Reyes, Van Waerebeek, Cardenas and Yanez, 1995 (Cetacea: Ziphiidae). In: Marine Mammal Science. 18, Nr. 3, Juli 2002, S. 609–621. doi:10.1111/j.1748-7692.2002.tb01062.x.

Perrin, William F.; Wursig, Bernd & Thewissen, J.G.M (eds.) (2002): Encyclopedia of Marine Mammals. Academic Press. ISBN 0-12-551340-2

Reeves, Randall R. & Leatherwood, S. (1994): Dolphins, porpoises and whales: 1994-98 Action plan for the conservation of cetaceans. IUCN, Gland, Switzerland. ISBN 2-8317-0189-9

Thompson, K. et al. 2012: The world’s rarest whale. Current biology, 22(21): R905–R906. doi:10.1016/j.cub.2012.08.055

Geheimnisvolle Schnabelwale – von Entenwalen und Zweizahnwalen

http://blog.meertext.eu/2012/11/06/geheimnisvolle-schnabelwale-%E2%80%93-von-entenwalen-und-zweizahnwalen/

Schnabelwale sind mittelgroße Zahnwale, von denen die meisten Menschen noch nie gehört haben.
Die Tiere sind zwar nicht sehr klein, sondern zwischen 3,5 und über 12 Metern groß, aber sie leben meistens im offenen Meer, weit vor den Küsten. Nach meinen eigenen Erfahrungen während eines Wal-Surveys in der Antarktis 1996/97 meiden viele Arten den Kontakt mit Menschen und tauchen vorher ab. Darum werden sie selten gesichtet. Auf den ersten Blick sehen die meisten von ihnen mit ihren langgezogenen Schnabel für Laien aus wie zu groß geratene Delphine. Auch das ist nicht hilfreich bei ihrer Identifikation.

Um 1990 waren sie die am wenigsten bekannte Familie der Wale. Mit ihrer wenig erforschten Lebensweise und ihren seltsam geformten Köpfen, die ganz anders aussehen, als alle anderen Wale, haben sie mich auf den ersten Blick fasziniert: Ich schrieb meine Diplomarbeit über zwei dieser Arten aus dem Nordatlantik.

Während der Arbeit hatte ich mir einen dieser außergewöhnlichen Schädel auf den Schreibtisch gestellt und an ihm ein neues Messverfahren entwickelt und erprobt. Es war ein noch nicht ausgewachsener Nördlicher Entenwal (Hyperoodon ampullatus). Seinen Schädel habe ich in – und auswendig studiert: Etwa 1,30 Meter lang mit hoch aufgewölbtem Hirnschädel und hohen seitlichen Kämmen (Maxillarkämmen) auf dem Oberkiefer:
Der Donald Duck unter den Walen!

Ich habe Tage gebraucht, bis ich den Schädel verstanden hatte.
Mit voller Kraft konnte ich den Schädel des Jungtiers gerade eben allein heben – und meinen kleinen Liebling in den Armen halten.

Schädel von Nördlichen Entenwalen war immerhin in einigen zoologischen Museen und Instituten in Deutschland und Holland zu finden, er ist nicht so selten und strandet ab und an auch an der deutschen Nordseeküste. Früher wurde er sogar kommerziell bejagt, auch aus dieser Zeit sind Schädel erhalten, mit den charakteristischen Messerspuren vom „Abflensen“.

Auf der staubigen Suche nach dem Zweizahnwal
„Meine“ zweite Walart war in Deutschland wesentlich schwieriger zu finden: Der Sowerby-Zweizahnwal, Mesoplodon bidens.
In Deutschland waren nur zwei Exemplaren aufzutreiben.
Die Gattung Mesoplodon ist wesentlich kleiner als ein Entenwal (Hyperoodon), die Tiere werden nur zwischen 3,5 und 6 Meter groß. Die anderen Schnabelgattungen sind meist nur in ein oder zwei Arten aufgespalten.
Die Zweizahnwale – Mesoplodon – ist mit 14 Arten die große Ausnahme. Diese Artenvielzahl wird unter Wissenschaftlern diskutiert, aber nicht wirklich verstanden. Manchmal kommen mehrere Arten im gleichen Seegebiet vor. Und da beginnt die Sache, wirklich kompliziert zu werden…
Leider sehen sie sich alle ziemlich ähnlich.

Mesoplodon ist zwar ein Zahnwal, de facto haben aber nur ausgewachsene Männchen zwei sichtbare Zähne im Unterkiefer. Die Bezahnung ist artspezifisch und absolut abgefahren: Bei manchen Arten wachsen zwei Hauer aus dem Unterkiefer über dem Oberkiefer zusammen.

Die Zähne der erwachsenen Männchen sind das wichtigste Unterscheidungsmerkmal der Zweizahnwal-Arten. Leider bleiben bei Jungtieren und Weibchen diese Zähne im Gaumen verborgen.
Um die Tiere sicher zu identifizieren, muss man also „nur“ einem erwachsenen Männchen ins Maul schauen. Bei einem vorbeischwimmenden Wal ist das eine gewaltige Herausforderung – nur Flipper zeigte freiwillig ein photogenes Grinsen.

Neue Walart auf dem Fischmarkt

Sie leben meistens in kleinen Gruppen im offenen Ozean und sind durch ihr eher unauffälliges Verhalten auf See schwer zu entdecken. Die lebenden Tiere und die Schädel können nur von Fachleuten identifiziert werden.

Das hat dazu geführt, dass gleich drei Mesoplodon-Arten erst in den letzten drei Jahrzehnten „entdeckt“ worden sind: In Museumssammlungen und auf Fischmärkten:

In neuerer Zeit können diese seltenen Tiere durch die umfassende und hervorragende Forschungsarbeit von Merel Dalebout auch über DNA-Analysen zugeordnet werden:
1991 wurde der Peruanische Schnabelwal (M. peruvianus) beschrieben.
2002 hatte der Perrin-Schnabelwal (M. perrini) sein wissenschaftliches Debut.
Und nun macht der der Bahamonde-Schnabelwal (M. traversii) Schlagzeilen…(lesen Sie dazu auch den meertext-Beitrag: „Der Bahamonde-Schnabelwal – ein mysteriöses Phantom aus der Tiefsee?“).

Dabei sind diese Tiere wirklich gar nicht so klein.
Und es ist auch nicht so, dass sie vorher nicht da waren.
Es hat bloß keiner richtig hingeguckt.
Schnabelwale sind immer wieder für Überraschungen gut, gerade in den ungeheuren Weiten des pazifischen Ozeans.
Vielleicht findet Merel ja noch ein paar neue Arten?
Für mich als Zoologin ist das ein gutes Gefühl: Es gibt immer noch etwas zu entdecken!

Bettina Wurche

Quellen:

Merel L. Dalebout, James G. Mead, C. Scott Baker, Alan N. Baker, & Anton L. van Helden (2002): A New Species of Beaked Whale, Mesoplodon perrini sp. n. (Cetacea: Ziphiidae), Discovered Through Phylogenic Analysis of Mitochondrial DNA Sequences. Marine Mammal Science 18 (3): 577-608. doi:10.1111/j.1748-7692.2002.tb01061.x
vollständiges PDF

A. L. van Helden, A. N. Baker, M. L. Dalebout, J. C. Reyes, K. Van Waerebeek, C. S. Baker: Resurrection of Mesoplodon traversii (Gray, 1874), senior synonym of M. bahamondi Reyes, Van Waerebeek, Cardenas and Yanez, 1995 (Cetacea: Ziphiidae), In: Marine Mammal Science, 18(3):609–621 (July 2002)

Taylor, B.L., Baird, R., Barlow, J., Dawson, S.M., Ford, J., Mead, J.G., Notarbartolo di Sciara, G., Wade, P. & Pitman, R.L. 2008. Mesoplodon peruvianus. In: IUCN 2012. IUCN Red List of Threatened Species. Version 2012.2. www .iucnredlist.org. Downloaded on 05 November 2012.

Aussterben von Korallenfischen verändet auch Parasitendiversität

© Jean-Lou Justine / Muséum national d’Histoire naturelle

Das Aussterben einer Korallenfischart würde zum Aussterben von 10 Parasitenarten führen

Korallenriffe erfüllen wesentliche ökologische Funktionen und beherbergen mehr als 25% der weltweiten biologischen Meeresvielfalt (obwohl sie nur 0,1% der globalen Meeresfläche bedecken). Aus diesem Grund stehen sie im Brennpunkt der Biodiversität. Korallenfisch-Parasiten spielen eine wichtige Rolle bei der Evolution der Arten, der Arterhaltung und der Meeresökologie im Allgemeinen. Sie waren bislang jedoch weitgehend unerforscht.

In Neukaledonien befindet sich das zweitgrößte Korallenriff der Welt und die weltweit größte Lagune. Acht Jahre lang untersuchte ein internationales Forscherteam, unter der Leitung von Jean-Lou Justine vom Labor für Systematik, Anpassung, Evolution (Museum d’Histoire Naturelle / UPMC / CNRS / IRD), die Artenvielfalt von Fischparasiten in der Lagune Neukaledoniens. Gemeinsam mit dem Institut für Forschung und Entwicklung (IRD) in Nouméa konzentrierten sich die Forscher in ihrer Studie (hauptsächlich morphologisch) auf folgende Parasiten: Kopepoden (kleine Krebstiere), Monogenea (Hakensaugwürmer), Digenea (Plattwürmer), Cestoden (Bandwürmer) und Nematoden (Fadenwürmer). Ziel war es, die Anzahl der Fischparasiten-Arten und der möglichen Fisch-Parasit-Kombinationen zu schätzen.

Bei 24 Korallenfischarten aus den Familien der Lutjanidae (Schnapper) und der Nemipteridea (Scheinschnapper) gibt es insgesamt 207 mögliche Wirt-Parasit-Kombinationen. 58 Parasitenarten wurden ebenfalls identifiziert. Bei den genau untersuchten Fischarten (d.h. die Anzahl der untersuchten Exemplare lag über 30) wurden zwischen 20 und 25 Wirt-Parasit-Kombinationen pro Fischart ermittelt und die Anzahl der Parasiten lag zwischen 9 und 13 pro Fischart. Die Forscher konnten damit nachweisen, dass zehn Mal mehr Fischparasiten als Fische im Korallenriff leben. Würde also nur eine Korallenfischart aussterben, würde dies das Verschwinden von mindestens zehn Parasitenarten bedeuten, was Auswirkungen auf das ökologische Gleichgewicht der Korallenriffe und die Evolution der Arten hätte.

Alle untersuchten Materialien (Fische und Parasiten) wurden auf verschiedene Sammlungen von Naturkundemuseen weltweit aufgeteilt (Frankreich, Großbritannien, Australien, Tschechien). Dieses Vorgehen unterstreicht die Bedeutung der Erhaltung und Bereicherung der Sammlungen. Diese Arbeit ist bahnbrechend auf diesem Gebiet und kann als Referenz für ähnliche Studien in anderen Korallenriffen genutzt werden. Die Studie wurde im September 2012 in der Fachzeitschrift Aquatic Biosystems veröffentlicht.

Quelle: Pressemitteilung des CNRS – 04/09/2012 – http://www2.cnrs.fr/presse/communique/2761.htm

Kontakte: Presse CNRS – Laetitia Louis – +331 44 96 51 51 – presse@cnrs-dir.fr
Muséum national d’Histoire naturelle – Estelle Merceron – +331 40 79 54 40 – presse@mnhn.fr
IRD Nouméa – Mina Vilaydeck – + 687 26.07.99 / +687 79.21.66 (GMT+11) – Mina.vilayleck@ird.fr

Die Schattenseiten des Aquarienhandels

Die Schattenseiten des Aquarienhandels

Grundlage der Fischerei von Zierorganismen in Indonesien ist ein mittelalterlich anmutendes Lehnsystem. Forscher des ZMT haben es unter die Lupe genommen.
Das Sammeln von Meeresorganismen für den Aquarienhandel hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Weltweit werden pro Jahr bis zu 46 Millionen Tiere mit einem Wert zwischen 200 und 330 Millionen US Dollar gehandelt. Indonesien ist eines der bedeutendsten Herkunftsländer für Aquarientiere aus Korallenriffen. In einer kürzlich publizierten Studie haben Forscher des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenökologie (ZMT) in Bremen untersucht, warum die staatliche Reglementierung des Fangs von Zierorganismen in dem Inselstaat nicht greift.

Lediglich 1-2% der gehandelten Rifforganismen stammt aus Aquariennachzuchten, der Löwenanteil wird immer noch wild gefangen. Steinkorallen, die hauptsächlich in die USA, Europa und Japan exportiert werden, machen ein Viertel der weltweit gehandelten Aquarienorganismen aus. Über 80% davon kommen aus Indonesien, wo viele Fischer ihren Lebensunterhalt mit dem Sammeln von Korallen verdienen. Auch Zierorganismen wie Anemonenfische und Riffbarsche sind dort eine beliebte Beute der Fischer.

Um mögliche Schutzinterventionen vorschlagen zu können, erforschten der Riffökologe und Sozialwissenschaftler Sebastian Ferse und seine Kollegen vom ZMT die Lebensbedingungen der Fischer im Spermonde-Archipel und wie sie in den Handel mit Zierorganismen involviert sind. Der Archipel vor Südwest-Sulawesi ist eine dicht besiedelte Inselregion und weist einen besonders regen Handel mit Aquarientieren auf. Die Forscher interessierten sich insbesondere für die sozialen Bedingungen und Abhängigkeiten, die der Arbeit der Fischer zugrunde liegen. Auf mehreren Expeditionen befragten sie Bewohner der Inseln sowie Händler und Regierungsvertreter in Makassar, der nahe gelegenen Hauptstadt Süd-Sulawesis, und beobachteten den Fang von Zierorganismen.

Wie die Forscher herausfanden, sind die Fischer des Archipels eingebunden in ein archaisch anmutendes Lehnsystem. „Die Fischer arbeiten für Mittelsmänner, so genannte Patrone“ berichtet Sebastian Ferse. „Bei diesen liefern sie ihren Fang ab und erhalten dafür ein Entgelt, was meist unter den marktüblichen Preisen liegt. Was, wie viel und womit gefangen wird, ist letzten Endes Sache der Auftraggeber.“ Verpflichtet sich der Fischer, regelmäßig Ware bei „seinem“ Patron abzuliefern, bietet dieser ihm eine Art soziale Absicherung, die er vom Staat nicht erhalten würde. Der Patron gewährt kleine Kredite, Unterstützung im Krankheitsfall oder bei materiellen Verlusten durch Naturgewalten.

Die Zwischenhändler sind mit dem nationalen und internationalen Handel gut vernetzt und leiten die Nachfrage an die Fischer weiter. Die meisten Patrone haben sich auf bestimmte Tierarten spezialisiert, so dass ein Markt für eine große Vielfalt an Rifforganismen entstanden ist. Viele Rifftiere sind deshalb vor Sulawesi sehr selten geworden. Zudem ist der Einsatz von zerstörerischen Fangmethoden wie Gift- und Dynamitfischerei in Spermonde immer noch weit verbreitet. Zwar hat der indonesische Staat zum Schutz der Riffe Fangquoten eingerichtet und vergibt Fanglizenzen, die über die Patrone an die Fischer weitergereicht werden. „Die staatliche Reglementierung findet allerdings kaum Beachtung“ berichtet Sebastian Ferse „Die Patrone lassen auch Fischer ohne Lizenz für sich arbeiten.“ Viele Fänge erscheinen daher nicht in den offiziellen Fangstatistiken.

Nach Einschätzung von Sebastian Ferse und seinen Kollegen sind die Patrone zwar wesentliche Mitverursacher der ökologischen Probleme, sie könnten jedoch auch deren Lösungsansatz sein. Diese – bisher oft übersehenen – Bindeglieder zwischen Fischer und Markt üben einen entscheidenden Einfluss auf das Verhalten der Fischer aus und sollten in Managementmaßnahmen mit einbezogen werden, um eine nachhaltige Nutzung der Meeresressourcen anzustreben.

Weitere Informationen:
Dr. Sebastian Ferse
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie
Email: sebastian.ferse@zmt-bremen.de

Publikation:

Ferse S.C.A., L. Knittweis, G. Krause, A. Maddusila & M. Glaser (2012): Livelihoods of ornamental coral fishermen in South Sulawesi/Indonesia: implications for management. Coastal Management 40(5):525-555. doi:10.1080/08920753.2012.694801.

Gashydrate vor der US-Ostküste beginnen zu zerfallen

Gashydrate vor der US-Ostküste beginnen zu zerfallen
Erwärmung des Meeres droht gewaltige Mengen Methangas aus den Sedimenten zu lösen

Die Erwärmung des Atlantiks macht den Meeresgrund vor der US-Ostküste instabil: Auf einer Fläche von mehr als 10.000 Quadratkilometern beginnt sich Methangas aus den im Untergrund lagernden Gashydraten zu lösen. Das haben US-amerikanische Forscher entdeckt, als sie die Stabilität dieser Methanverbindungen vor der Küste des US-Bundesstaats North Carolina untersuchten. Gashydrate sind Wassermoleküle, die unter hohem Druck und tiefen Temperaturen das Treibhausgas Methan wie einen Käfig einschließen und so konservieren. Werden sie jedoch warm, zerfallen diese Käfige und setzen das Gas frei. Genau dieser Prozess sei bei rund 2,5 Gigatonnen Methanhydrat vor der US-Ostküste im Gange, warnen die Forscher im Fachmagazin „Nature“. Das Ganze ereigne sich zudem in einer Region, in der dadurch leicht ganze Teile des kilometerhohen Kontinentalschelfs abrutschen könnten. ….

Quelle und vollständiger Artikel: http://scinexx.de/newsletter-wissen-aktuell-15255-2012-10-25.html

Saures Wasser setzt Seeigeln zu

Saures Wasser setzt Seeigeln zu

Kieler Studie weist Beeinträchtigungen bei Seeigellarven nach

Die zunehmende Ozeanversauerung kann negative Effekte auf kalzifizierende Meeresorganismen haben. Wie eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, der Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU) und der Universität Göteborg zeigt, wachsen und bauen die Larven von Seeigeln ihr Kalkskelett langsamer, wenn sie ihre Entwicklung in versauertem Meerwasser durchlaufen müssen. Die Wissenschaftler zeigen in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences online erschienenen Arbeitpotentielle Wirkmechanismen auf. Die Studie wurde im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) und des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ erstellt.

Pluteuslarven des grünen Seeigels Strongylocentrotus droebachiensis sind winzige, etwa 0,3 mm lange ‘Fressmaschinen’, die sich im Plankton mehrere Wochen lang von Algen ernähren, bevor sie dann eine Metamorphose durchlaufen und ihr Leben am Meeresboden beginnen. Ihr durchsichtiger Körper wird dabei von dünnen Skelettelementen gestützt. Diese sogenannten Spikel bestehen aus Kalziumkarbonat und werden von speziellen Zellen gebildet. Seit kurzem ist bekannt, dass Pluteuslarven in versauertem Meerwasser langsamer wachsen und einen höheren Energieverbrauch aufweisen. Eine längere Entwicklungsdauer erhöht jedoch das Risiko, von den zahlreich vorhandenen Räubern im offenen Ozean gefressen zu werden.

Im Rahmen des BMBF Verbundprojektes BIOACID haben Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und des Exzellenzclusters „Ozean der Zukunft“ an der Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU) untersucht, welche Mechanismen zu dieser Wachstumsverlangsamung führen. Unter Zuhilfenahme von Methoden, die für die Erforschung von Säugetiernieren entwickelt worden sind, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass Pluteuslarven generell nicht in der Lage sind, den pH Wert in ihrer Leibeshöhle zu kontrollieren. Diese Messungen wurden mit winzigen, nur 2 µm dünnen pH-Elektroden durchgeführt. Im Gegensatz dazu konnten Messungen mit pH sensitiven Farbstoffen zeigen, dass die Zellen im Körper der Larven ihren internen pH Wert auch bei Versauerungsstress sehr gut unter Kontrolle halten können. Das ist wichtig, denn die ersten Skelettelemente werden innerhalb der Zelle gebildet – ein Prozess, der nur unter sehr konstanten Umweltbedingungen funktioniert. Änderungen im pH-Gradienten zwischen den kalzifizierenden Zellen und der Leibeshöhle könnten einer der Gründe für die beobachtete Reduktion von Wachstum und Kalzifizierung in einer versauerten Meeresumwelt darstellen. Es muss unter diesen Bedingungen nämlich mehr Energie für die Kontrolle des pH Wertes in den kalzifizierenden Zellen aufgewandt werden. Diese Energie fehlt dann für Wachstumsprozesse.

„Wir benötigen noch weitere Studien zur Zellbiologie von Kalzifizierungsprozessen, um die Mechanismen der Sensitivität besser zu verstehen“, erläutert Prof. Dr. Frank Melzner, Leiter der Arbeitsgruppe Ökophysiologie am GEOMAR. „Die pH-Regulationsmöglichkeiten von winzigen Larvalstadien können nur mit ausgeklügelten optischen und elektrischen Methoden erforscht werden“, so Melzner weiter. Deswegen ist die Kooperation mit den Humanphysiologen an der medizinischen Fakultät auch so wichtig, denn dort sind über Jahrzehnte hinweg Methoden erarbeitet worden, die für uns Meeresbiologen sehr nützlich sind“. Prof. Dr. Markus Bleich, Direktor des Physiologischen Instituts der Kieler Universität, bestätigt dies: „Wir konnten erstmals Techniken, die wir seit langem erfolgreich bei der Erforschung von Säugetieren anwenden, auf Zellprozesse von Seeigellarven übertragen. Die interdisziplinäre Forschung im Rahmen der meereswissenschaftlichen Verbundprojekte BIOACID und ‚Ozean der Zukunft’ ermöglicht uns, Störungen des inneren Milieus einer Zelle von unterschiedlichen Organismen zu untersuchen. Damit können wir physiologische Prozesse besser verstehen, die notwendig sind, um lebenswichtige Funktionen aufrechtzuerhalten.“

Die Co – Erstautoren der Studie, Dr. Meike Stumpp und Dr. Marian Hu, ehemalige Doktoranden am GEOMAR bzw. Assistenten an der CAU, absolvieren derzeit einen einjährigen Postdoc – Aufenthalt an der Universität Göteborg. Dort setzen sie ihre Arbeiten an Seeigellarven fort. Erste Ergebnisse lassen weitere fundamentale Erkenntnisse zur Physiologie von Seeigellarven vermuten. „Diese Studien zeigen, dass unser Verständnis der Funktionsweisen von frühen Lebensstadien selbst der gewöhnlichsten Meeresorganismen noch in den Kinderschuhen steckt – aufregende Zeiten für die interdisziplinäre Meeresforschung“, resümiert Prof. Melzner.

Originalarbeit:

Stumpp, M., Hu, M.Y., Melzner, F., Gutowska, M.A., Dorey, N., Himmerkus, N., Holtmann, W., Dupont, S.T., Thorndyke, M.C., Bleich, M., 2012: Acidified seawater impacts sea urchin larvae pH regulatory systems relevant for calcification. Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.1209174109.

Links:

BMBF Verbundprojekt “Biological Impacts of Ocean ACIDification“ (BIOACID), www.bioacid.de

Exzellenzcluster “Ozean der Zukunft”, www.futureocean.org und www.futureocean.org/evolving-ocean

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