Warum fehlender Fischkot die Kohlenstoff-Bindung im Ozean gefährdet

Weniger Fischkot durch Überfischung hat ebenso starke Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf der Meere wie die bekannten Effekte des Klimawandels.

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Hochseefischerei.

(Bild: Paul Einerhand / Unsplash)

Von
  • Bettina Wurche

Fische sind eine wichtige Größe in den bio- und geochemischen Kreisläufen der Ozeane – auch ihre Leichen und Exkremente. Mit der Nahrung nehmen Fische große Mengen Kohlenstoff aus dem Wasser auf und scheiden ihn im Kot wieder aus. Die Exkremente und auch Fischleichen sinken im Meer nach unten, und was auf dem Weg zum Meeresboden nicht gefressen wird, versinkt im Schlamm. Mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Kilometer pro Tag erreicht diese Biomasse schneller den Meeresgrund als andere, kleinere Partikel. So wird auf dem Weg nach unten weniger davon abgebaut und die Brocken aus dem Fischdarm werden ein entscheidender Beitrag bei der Speicherung von Kohlenstoff, der bis zu 600 Jahre im Meeresboden eingeschlossen bleibt – und somit nicht als CO₂ in die Atmosphäre gelangt.

Welch große Auswirkungen die Menge an Fisch-Ausscheidungen auf die Kohlenstoffsenke im Meer hat, verdeutlicht jetzt eine Untersuchung eines internationalen Teams um den Biologen Daniele Bianchi von der University of California, Los Angeles. Sie haben die reduzierte Fischkot-Biomasse unter dem Einfluss der industriellen Fischerei betrachtet. Damit lässt sich erstmals der biogeochemische Kreislauf in den Ozeanen besser nachvollziehen.

Die Biologen haben zunächst aus historischen Quellen und DNA-Spuren im Meeresboden ermittelt, wie viele Fische vor der industrialisierten Fischerei, zu den Beginn des 20. Jahrhunderts, im Meer schwammen – die Fangmengen sind für wichtige Arten wie Kabeljau und Thunfisch dokumentiert und molekulare Spuren im Meeresboden lassen sich noch nach Jahrzehnten nachweisen. Auf dieser Basis haben sie die Biomasse der befischten und nicht-befischten Arten rekonstruiert. Durch den Abgleich mit anderen Schätzungen kamen sie auf 3,3 Gigatonnen Fische zwischen 10 Gramm und 100 Kilogramm Gewicht, die zu der Zeit in den Meeren lebten. Ihre Ergebnisse bestätigen bereits vorliegende Studien wie die des Fischereistatistikers Daniel Pauly: Seit dem Anfang der industrialisierten Fischerei bis zu den größten Fangmengen in den 1990er Jahren hat sich die Fisch-Biomasse halbiert.

Mittlerweile haben viele Forschungsgruppen die globalen Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs in den Ozeanen analysiert und quantifiziert: Die Ozeane speichern etwa 50 Prozent des von Menschen verursachten Kohlendioxids und pumpen es bis in den Tiefseeboden. Dabei unterscheidet man zweierlei Pumpen: die physikalische Kohlenstoffpumpe, die CO2 im Meerwasser löst und über Strömungen in die Tiefe transportiert, und die biologische Kohlenstoffpumpe, bei der Lebewesen den Kohlenstoff aufnehmen und transportieren.

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Bisherige Modelle der biologischen Pumpe berücksichtigen vor allem die Myriaden der Bakterien und des Planktons. Bianchis Modell stellt erstmals die Zusammenhänge der Fisch-Biomasse, ihres Stoffwechsels und der Kot-Produktion dar. Damit lässt sich nun der Einfluss der Fischerei auf die bio- und geochemischen Kreisläufe im Meer besser nachvollziehen.

Fische fressen meist an der nahrungsreichen Meeresoberfläche, wo das photosynthetisch aktive Phytoplankton CO2 in Biomasse umwandelt. Der Fischkot transportiert den aufgenommenen Kohlenstoff von der Oberfläche in die Tiefe. Unterhalb von 1000 Metern wird Kohlenstoff sequestriert, nach dem neuen Modell machen Fischfäkalien dabei 10 Prozent aus. Ohne diese biologische Pumpe läge die CO2-Konzentration in der Atmosphäre schätzungsweise 150 bis 200 parts per million (ppm) höher. Zum Vergleich: um 1800 lag die Konzentration bei 280 ppm, 2020 errechnete man einen Wert von 412,5 ppm.

Nach Schätzungen der Forscher konsumierten die Fischbestände rund zwei Prozent der globalen Primärproduktion, produzierten aber zehn Prozent des biologischen Materials, das in Form von Exkrementen auf den Meeresgrund sank und dort für Jahrhunderte gespeichert wurde. Mit der Halbierung der Fischbestände hat sich auch ihr Koteintrag signifikant reduziert, damit ist eine bedeutende Kohlenstoffsenke erheblich geschrumpft.

Auch wenn die Biomasse von Meeresfischen und ihrer Fäkalien Schätzwerte sind, hat das neue Modell eine klare Aussage: Im Fischkot sind gewaltige Mengen Kohlenstoff für viele Jahrhunderte oder sogar länger gebunden. "Die Zahlen des Modells deuten darauf hin, dass die Auswirkungen der industriellen Fischerei auf den Kohlenstoffkreislauf der Ozeane in ihrer Größenordnung mit den Effekten des Klimawandels auf den Kohlenstoffgehalt der Ozeane vergleichbar sind“, erklärte Bianchi gegenüber New Scientist.

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"Die neue Studie belegt bereits bekannte Vorgänge erstmals mit Zahlen“, meint der deutsche Meeresbiologe und Fischexperte Rainer Froese vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, der nicht an der Studie beteiligt war. "Überfischung schadet nicht nur den Beständen, Ökosystemen, Fischereien und Konsumenten, sondern verschärft auch die Auswirkungen des Klimawandels. Ein vorläufiges Ökosystemmodel des GEOMAR für die westliche Ostsee bestätigt, dass eine nachhaltige Fischerei mit entsprechend größeren Biomassen zu deutlich mehr Ablagerung von Kohlenstoff am Boden beiträgt als die gegenwärtige Überfischung."

Darum wird es Zeit, Fische nicht nur als Nahrung zu betrachten, sondern sie und ihre Stoffwechselprodukte als wichtige Größe im Gefüge der bio- und geochemischen Kreisläufe in den Ozeanen zu verstehen.

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(jle)