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Wer bohrt am schnellsten im Mittelmeer? Auswertung eines Langzeit-Experiments zur Bioerosion

27.07.2016

Senckenberg-Wissenschaftler haben in einem 14-jährigen Experiment die Bioerosion im Mittelmeerraum untersucht. In ihrer kürzlich im Fachjournal „Biogeosciences“ erschienenen Studie zeigt das interdisziplinäre Wissenschaftler-Team, dass sich bohrende Makroorganismen nach etwa fünf Jahren dauerhaft auf kalkigem Substrat ansiedeln, und nach 14 Jahren etwa 30 Prozent der Karbonate zerstört haben. Das Experiment ist sowohl eines der längsten, als auch das erste außerhalb der Tropen durchgeführte Langzeitprojekt zur Bioerosion. In Folge von Klimawandel und Ozeanversauerung wird Bioerosion in den Meeren voraussichtlich stärker zunehmen.

Korallen, die aussehen wie ein Schweizer Käse, Muscheln mit kleinen Löchern oder Gesteine mit „Fraßspuren“ – dies alles sind deutliche Zeichen für Bioerosion. Dieser natürliche, biologische Abbau trägt dazu bei, abgestorbenes kalkiges Substrat in frisches Sediment zu verwandeln und so die Balance zwischen Auf- und Abbau in Riffsystemen zu erhalten.


Mikro-CT Aufnahme nach 5 Jahren: der Block ist oberflächig von Bohrschwammspuren durchzogen (Größe des Blocks = 90 x 90 x 18 mm).

© Senckenberg (aus: Färber et al., 2016, Biogeosciences, CC BY 3.0)


Nach 14 Jahren zeigt sich die zerstörerische Wirkung der Bohrschwämme: 30% des Blockes sind aufgelöst (Größe des Blocks = 90 x 90 x 18 mm).

© Senckenberg (aus: Färber et al., 2016, Biogeosciences, CC BY 3.0)

Wie schnell und von welchen bohrenden und grasenden Organismen Kalkhaltiges im Mittelmeer zerstört wird, untersuchte ein Team rund um den Meeresgeologen und Senckenberger Dr. Max Wisshak in Wilhelmshaven. Herzstück ihrer jüngsten Studie war dabei Material aus einem Langzeitexperiment:

Vor der griechischen Insel Rhodos wurden im Flachwasser in Wassertiefen zwischen 3 bis 17 Metern Dutzende Kalkstein- und Marmorblöcke versenkt, von denen jedes Jahr ein paar geborgen wurden. „Das von der Universität Kopenhagen zwischen 1982 und 1996 durchgeführte Experiment ermöglichte es uns erstmals die schrittweise und langzeitliche Besiedelung durch bioerodierende Organismen zu untersuchen“, erläutert Wisshak.

Eine genaue Untersuchung von Bioerosionsstrukturen im Gestein stellte bisher allerdings ein Problem für die Wissenschaft dar. Dr. Claudia Färber, ehemalige Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt ergänzt: „Häufig gibt es im Inneren großflächige Bohrgang-Systeme, die man von außen nur erahnen kann.“ Bisher wurden Bioerosionsspuren im Standardverfahren anhand von Plastikausgüssen untersucht – dies erforderte allerdings die vollständige Auflösung des Originalsubstrates.

Um die während des Langzeitexperiments gebildeten Bohrgänge zerstörungsfrei untersuchen zu können, wendete das Team in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Kollegen des MARUM in Bremen, des Konrad-Zuse Instituts (ZIB) in Berlin und der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) in Berlin erstmals ein neues Verfahren an: Die Blöcke wurden mittels Mikro-Computertomografie gescannt, die internen Bohrgangsysteme anschließend ausgewertet und in dreidimensionaler Form visualisiert und quantifiziert.

„Das Experiment hat gezeigt, wie wichtig Langzeitstudien bei der Erfassung der Bioerosion sind“, erklärt Färber und ergänzt: „Erst nach etwa fünf Jahren siedeln sich größere bioerodierende Organismen wie Schwämme, Muscheln oder Würmer dauerhaft an den Kalksteinen an – bisherige, nur wenige Jahre dauernde Experimente können demnach keine detaillierten Ergebnisse zu diesen Organismengruppen liefern.“

Nach 14 Jahren auf dem Meeresboden hatten die Schwämme rund 30 Prozent der Blöcke durch ihre Bohraktivität aufgelöst. Auffallend war, dass die versenkten Kalkquader vor Rhodos in dem 14-jährigen Zeitraum fast ausschließlich von bohrenden Schwämmen besiedelt wurden; Würmer wurden nur sehr selten dokumentiert. In Zusammenarbeit mit Dr. Christine Schönberg, Bohrschwammexpertin an der University of Western Australia, wurden dabei als Hauptverantwortliche die Bohrschwamm-Arten Cliona celata und Cliona viridis identifiziert, die zu den bekanntesten und aggressivsten Bioerodierern im Mittelmeer gehören.

„Unsere Studie soll dazu beitragen den Einfluss von Bioerosion unter unterschiedlichen Umweltbedingungen besser zu erklären. Wir möchten verstehen, wie sich beispielsweise der globale Klimawandel auf die Bioerosion in Korallenriffen auswirkt“, fasst Wisshak zusammen. Da Bioerosion in Verdacht steht, in Folge des Klimawandels und der damit einhergehenden Ozeanversauerung immer mehr zuzunehmen und so wichtige Karbonatfabriken nachhaltig zu schädigen, liefern derartige Experimente zudem wichtige Daten zur Modellierung zukünftiger und globaler Muster.

Kontakt
Dr. Claudia Färber
Senckenberg am Meer
Abteilung Meeresforschung
Tel. 04421-9475-247
claudia.faerber@senckenberg.de

Judith Jördens
Pressestelle
Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Tel. 069- 7542 1434
pressestelle@senckenberg.de

Publikation
Färber, C., Titschack, J., Schönberg, C. H. L., Ehrig, K., Boos, K., Baum, D., Illerhaus, B., Asgaard, U., Bromley, R. G., Freiwald, A., and Wisshak, M.: Long-term macrobioerosion in the Mediterranean Sea assessed by micro-computed tomography, Biogeosciences, 13, 3461-3474, doi:10.5194/bg-13-3461-2016, 2016.

Die Natur mit ihrer unendlichen Vielfalt an Lebensformen zu erforschen und zu verstehen, um sie als Lebensgrundlage für zukünftige Generationen erhalten und nachhaltig nutzen zu können - dafür arbeitet die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung seit nunmehr fast 200 Jahren. Diese integrative „Geobiodiversitätsforschung“ sowie die Vermittlung von Forschung und Wissenschaft sind die Aufgaben Senckenbergs. Drei Naturmuseen in Frankfurt, Görlitz und Dresden zeigen die Vielfalt des Lebens und die Entwicklung der Erde über Jahrmillionen. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Das Senckenberg Naturmuseum in Frankfurt am Main wird von der Stadt Frankfurt am Main sowie vielen weiteren Partnern gefördert. Mehr Informationen unter www.senckenberg.de

2016 ist Leibniz-Jahr. Anlässlich des 370. Geburtstags und des 300. Todestags des Universalgelehrten Gottfried Wilhelm Leibniz (*1.7.1646 in Leipzig, † 14.11.1716 in Hannover) veranstaltet die Leibniz-Gemeinschaft ein großes Themenjahr. Unter dem Titel „die beste der möglichen Welten“ – einem Leibniz-Zitat – rückt sie die Vielfalt und die Aktualität der Themen in den Blick, denen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der bundesweit 88 Leibniz-Einrichtungen widmen. www.bestewelten.de 

Judith Jördens | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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