Die kommerzielle Fischerei gerät immer wieder in die Kritik: Sie kann durch Überfischung Fischbestände kollabieren lassen, gefährdet mit dem Beifang Tiere wie Schildkröten, Seevögel oder Meeressäuger, und Grundschleppnetze können Lebensräume schädigen. Nun rückt eine Studie einen bislang ignorierten Aspekt in den Fokus:

Demnach verändert der Fang großer Mengen Fisch die Biogeochemie der Ozeane und verringert ihre Fähigkeit, Kohlenstoff über lange Zeiträume einzulagern. Das könnte unter Umständen den Klimawandel begünstigen, deuten die Forscher um Daniele Bianchi von der University of California in Los Angeles im Fachblatt „Science Advances“ an.

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Kohlenstoff lagert vor allem im Meer

Unabhängige Experten loben die Fragestellung der Studie. Eric Achterberg vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel spricht von einer „richtungsweisenden“ Arbeit. „Diese Studie bietet eine relativ seltene, aber sehr wichtige Perspektive auf die Rolle von Fisch und Fischerei in den biogeochemischen Kreisläufen des Meeres“, betont er.

Worum geht es? Insbesondere durch die Verbrennung von Kohle, Gas und Öl erhöht der Mensch den Gehalt an Kohlendioxid (CO₂) in der Atmosphäre. Ein Teil des Treibhausgases wird wieder aufgenommen, etwa von Pflanzen. Die weitaus größte Kohlenstoffsenke sind aber die Ozeane. In ihnen lagern rund 40.000 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) Kohlenstoff – etwa 45-mal mehr als in der Atmosphäre und etwa zehnmal so viel wie in der Pflanzendecke samt Böden und Permafrost.

Fischkot spielt entscheidende Rolle beim Speichern von Kohlenstoff

Vor zwei Jahren berichtete ein Team um Nicolas Gruber von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich nach Messungen im Fachblatt „Science“, dass die Weltmeere von 1994 bis 2007 insgesamt etwa 34 Gigatonnen Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufgenommen haben. Das entspreche rund 124 Gigatonnen Kohlendioxid – und damit fast einem Drittel (31 Prozent) der mensch­gemachten CO₂-Emissionen in diesem Zeitraum.

Verantwortlich für die Speicherung von Kohlenstoff in den Ozeanen sind zwei Prozesse:

• Mit Abstand am wichtigsten ist die physikalische Kohlenstoff­pumpe: Die Meere nehmen insbesondere in den kälteren Klimazonen riesige Mengen CO₂ aus der Atmosphäre auf, das gelöst im Wasser in die Tiefe befördert wird und dort lange verbleibt. „Die Zirkulation der tiefen Ozeane ist sehr langsam“, sagt Gruber. Wasser in diesen Schichten könne durchaus 1000 Jahre alt sein.
• Bei der biologischen Kohlenstoff­pumpe dagegen nehmen kleine Organismen wie Phytoplankton im Wasser gelöstes Kohlendioxid auf und wandeln es in kohlenstoffreiche Biomasse um. Werden sie gefressen, wandert der darin enthaltene Kohlenstoff entlang der Nahrungskette – Zooplankton, Fische und andere Meeresbewohner.

Für die biologische Pumpe sei die Rolle der Fische bisher kaum berücksichtigt worden, schreiben die Forschenden. Dabei spiele gerade der Fischkot eine wichtige Rolle. Mit diesen Ausscheidungen sinke ein großer Teil des von den Tieren aufgenommenen Kohlenstoffs in die Tiefe. Und weil Fischfäkalien im Vergleich zu anderen Partikeln sehr schnell absinken – den Forschenden zufolge um bis zu 1000 Meter pro Tag –, kommt ein größerer Teil in den tiefsten Schichten der Ozeane an. Dort verweilt das durch den Abbau gebildete CO₂ wegen der langsamen Ozean­zirkulation mehrere Jahrhunderte. Generell gilt: In je größerer Tiefe der Abbau passiert, desto länger verbleibt das gebildete CO₂.

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Doch je weniger Fische sich in den Meeren tummeln, desto weniger Fischkot wird produziert und gelangt in die Tiefe. „Die Einschätzung, wie wichtig Fische für die Biogeochemie der Ozeane sind, wurde bisher dadurch behindert, dass wenig über ihre Zahl, Verteilung und Stoffwechselraten bekannt war“, schreiben die Autoren. „Diese Eigenschaften haben sich im vergangenen Jahrhundert stark verändert.“

Fische im Meer: Es gibt nur Schätzungen zur Biomasse

Dass die industrielle Fischerei Fischbestände deutlich reduziert hat, ist unstrittig. Fraglich ist jedoch sowohl das Ausmaß des historischen Rückgangs als auch der Ausgangswert – also die Biomasse etwa zum Ende des 19. Jahrhunderts. Wie groß die Ungewissheit ist, zeigt die Tatsache, dass Schätzungen zur derzeitigen globalen Biomasse von Fischen um mehr als den Faktor 50 schwanken – zwischen weniger als einer und mehr als 50 Gigatonnen.

Auf Basis von Modellierungen schätzte das Team zunächst die Bestände vor Beginn der großangelegten Fischerei und dann für die 1990er-Jahre, einem Zeitraum mit hohen Fangmengen. Demnach betrug die Biomasse jener Fische und Wirbellosen – etwa Tintenfischen – im Bereich zwischen zehn Gramm und 100 Kilogramm, auf die die Fischerei abzielt, vor Beginn der industriellen Fischerei 3,3 Gigatonnen. Fische dieser Größe konsumieren demnach etwa 2 Prozent der gesamten Primärproduktion der Ozeane von etwa 50 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr – also etwa eine Gigatonne jährlich.

Fischfäkalien könnten für 10 Prozent des durch die biologische Pumpe transportierten Kohlenstoffs – also der absinkenden organischen Partikel – verantwortlich sein, schätzen die Autoren. Bis zu den 1990er-Jahren sei die Biomasse der Fische etwa halbiert worden, schätzen die Forscher. Das habe ihren Beitrag zur biologischen Pumpe entsprechend geschmälert. Zusätzlich verringert würden Fischbestände durch weitere Einflüsse des Menschen wie Klimawandel, Verschmutzung der Meere und Zerstörung von Lebensräumen.

Unsicherheiten bei Modellierung: Fischbestand beeinflusst weitere Faktoren

Experten loben den Ansatz der Studie. Der ETH-Biogeochemiker Gruber nennt die Resultate „äußerst spannend und wichtig“. „Sie zeigen zum ersten Mal auf, welchen Beitrag die Fische für die biogeochemischen Kreisläufe im Ozean leisten.“ Bisher habe sich noch niemand mit dieser Frage auseinandergesetzt. Vorsichtig äußern sich Experten allerdings zu den konkreten Auswirkungen der Fischerei auf die Rolle der biologischen Pumpe. „Der gewählte Ansatz ist angemessen, aber die Unsicherheiten in der Modell­parametrisierung sind sehr groß“, sagt Achterberg. „Das muss bei der Diskussion der Ergebnisse berücksichtigt werden.“

Christopher Zimmermann, Leiter des Rostocker Thünen-Instituts für Ostsee­fischerei, hält es für durchaus plausibel, dass die industrielle Fischerei die Fischbestände um die Hälfte dezimiert haben könnte. Allerdings ignorierten die Forscher in ihrem Modell weitere Wechselwirkungen: Der Rückgang der Fische könne sich auf die Beutetiere auswirken oder eine Zunahme anderer Organismen zur Folge haben, die ebenfalls Kohlenstoff einlagern. Solche Rückkopplungs­effekte würden nicht berücksichtigt.

Gruber hält zwar die Auswirkungen der Fischerei auf die Fischbestände für massiv, die Folgen dieser Dezimierung für das Klima seien jedoch begrenzt. Die biologische Kohlenstoffpumpe nehme kein Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, es handele sich um einen internen Kreislauf in den Meeren. Zwar könne eine Schwächung dieser Pumpe zu einem Freiwerden von im Ozean gespeicherten Kohlenstoff führen, allerdings sei der Effekt gering.

Mögliche Veränderungen der Fischbiomasse, so Gruber, seien keine wichtigen Treiber für die Veränderungen der CO₂-Senke des Ozeans in den nächsten Jahrzehnten. „Die Erwärmung und mögliche Veränderungen der Zirkulation werden viel wichtiger sein“, betont er. Ohnehin sei die physikalische Kohlenstoffpumpe im Vergleich zur biologischen Pumpe wesentlich wichtiger für das Klima. „Die heutige Netto-CO₂-Senke des Ozeans ist fast ausschließlich eine Folge der chemisch-physikalischen Lösung von CO₂ im Meerwasser.“

Wie komplex die Folgen der Fischerei für die Meere sind, zeigt das zweite Ergebnis der aktuellen Studie: Weil weniger Fischfäkalien in die tiefen Schichten der Meere sinken, dürfte den Forschern zufolge in der Tiefe der Sauerstoffgehalt höher sein als ohne Fischerei, vermuten sie. Dies könne dem durch die Erderwärmung verursachten Sauerstoffverlust der Meere entgegenwirken. „Das sind aber nur grobe Schätzungen, wir brauchen mehr Studien, um diese Effekte besser zu verstehen“, räumt Bianchi ein. „Komplexe Wechselwirkungen in dem Ökosystem können wir in unserem Modell noch nicht genau abbilden.“

Für Gruber müssen nun weitere Studien die Hypothesen der Forscher überprüfen. Letztlich gehe es darum, die Modelle zu den biogeochemischen Kreisläufen im Meer und insbesondere für die biologische Pumpe zu verfeinern.

RND/dpa