Bis im hintersten Winkel – Müll in der Tiefsee

Dass die Meere immer stärker durch Plastikmüll verschmutzt werden, ist hinlänglich bekannt. Bisher aber hat sich die Forschung vor allem mit dem Abfall befasst, der gut sichtbar auf der Meeresoberfläche treibt. Wie viel Müll in der Tiefsee lagert, ist weitgehend unbekannt. AWI-Wissenschaftlerin Melanie Bergmann hat deshalb im Detail analysiert, wie stark der Meeresboden in der Arktis verschmutzt ist. Ihre Ergebnisse sind beunruhigend.

Wenn AWI-Meeresbiologin Melanie Bergmann auf See ist, hat sie vor allem eine Aufgabe: Auf einem Computerbildschirm zu beobachten, was tief unter dem Forschungsschiff los ist. Alle 30 Sekunden erscheint auf ihrem Monitor ein neues Foto, ein Schlaglicht aus der Tiefe, ein neues Bild vom Meeresboden der Arktis. Die Fotos stammen vom OFOS (Ocean Floor Observation System, Meeresboden-Observatorium) – einem schweren Metallgerüst, welches das Schiff an einem langen Stahlseil langsam hinter sich her zieht. Es schwebt anderthalb Meter über Grund und ist mit Messgeräten und einer Kamera bestückt, die den Boden ins Visier nehmen, regelmäßig Bilder schießen und Video-Aufnahmen machen. „Wenn wir bei Seegang unterwegs sind, wird es kribbelig. Denn wenn sich das Schiff mit den Wellen auf und ab bewegt, hebt und senkt sich auch das OFOS. In solchen Momenten müssen wir sehr aufpassen, dass das Gerät nicht in den Meeresboden rauscht“, erzählt Melanie Bergmann.

Während sie auf dem Monitor nach interessanten Objekten sucht und den Auslöser der Kamera drückt, überwacht ein Ingenieur die OFOS-Technik. Neben den beiden sitzt außerdem der „Windenfahrer“, der die Hand am Steuerknüppel hat: Er reagiert blitzschnell: Wenn das Schiff ins Wellental taucht, zieht er das Stahlseil an, damit das OFOS unten in der Tiefe nicht durch das Sediment pflügt.

AWI-Meeresbiologin Dr. Melanie Bergmann (Foto: Sina Löschke)

Früher Seegurken, heute Plastik im Visier

Das OFOS schießt während einer Fahrt Hunderte Bilder, die Melanie Bergmann später am AWI im Detail auswertet. Für gewöhnlich sucht die Meeresbiologin in den Aufnahmen nach größeren Bodenbewohnern wie Schwämmen, Seegurken oder Fischen, welche am Meeresboden der Framstraße leben – dem Meeresgebiet zwischen Grönland und Spitzbergen. „HAUSGARTEN“ haben die Biologin und ihre AWI-Kolleginnen und Kollegen dieses Gebiet genannt, das permanent durch fest verankerte Messgeräte wie etwa Sinkstofffallen oder Strömungsmesser untersucht und alljährlich von den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen mit dem Forschungsschiff besucht wird.

Seit einiger Zeit interessiert sich Melanie Bergmann aber nicht mehr nur für die Tiere im „HAUSGARTEN“, sondern für etwas ganz anderes: den Müll, der auf dem Meeresboden liegt. „Irgendwann hatte ich das Gefühl, dass auf den Aufnahmen von Jahr zu Jahr mehr Müll zu sehen ist“, sagt sie. „Ich habe mich deshalb daran gemacht, mehrere Tausend Aufnahmen aus unserem Archiv und von eigenen Ausfahrten nach Müllgegenständen zu durchsuchen.“

Die Ergebnisse sind eindeutig: Im Zeitraum von 2002 bis 2011 hat sich die Menge der Müllteile, die auf einem Quadratkilometer „HAUSGARTEN“ in 2500 Metern Wassertiefe liegen, von rund 3.600 auf 7.700 Stück verdoppelt. Plastiktüten, Glasflaschen, Teile von Fischereinetzen – der Müll ist vielfältig.

„Woher er stammt, können wir bisher nur ahnen“, sagt Melanie Bergmann. Möglicherweise treibt er von Süden mit dem Golfstrom in die Arktis. Denkbar ist auch, dass er von Schiffen stammt, die immer weiter nach Norden vordringen, weil die Meereisdecke der Arktis schrumpft. „Anders als früher hört man inzwischen manchmal Fischer über Funk. Wir finden hier heute sogar Fischernetze. Ein Indiz dafür, dass die Trawler dem Kabeljau weiter nach Norden folgen“, erzählt die Forscherin.

OFOS-Aufnahme von Müllfunden in der Nähe des AWI-Tiefsee-Observatoriums HAUSGARTEN (Foto: Melanie Bergmann/OFOS)
Plastiktüte im AWI-Tiefsee-Observatorium HAUSGARTEN (Foto: Melanie Bergmann/OFOS)

In den Tiefseegräben sammelt sich der Abfall

Wie viel Müll auf dem Meeresboden liegt, war lange Zeit völlig unklar. Müll an der Meeresoberfläche können Wissenschaftler vom Schiff aus leicht zählen. Die Müllerfassung in der Tiefsee per OFOS oder ferngesteuertem Unterwasserroboter (Remotely Operated Vehicle) aber ist technisch anspruchsvoll und vor allem teuer.

Aus diesem Grund taten sich im Jahr 2013 im EU-Projekt HERMIONE 23 Forscher und Forscherinnen zusammen, um ihr archiviertes Bildmaterial aus der Tiefsee auf Müll hin zu untersuchen und ihre Erkenntnisse in einer gemeinsamen Studie zu veröffentlichen. Melanie Bergmann steuerte die Ergebnisse aus dem „HAUSGARTEN“ bei.

Diese Studie lässt aufhorchen, denn der Müll ist den Ergebnissen zufolge allgegenwärtig. Er findet sich im relativ flachen Golf du Lion vor der französischen Mittelmeerküste aber auch weit draußen im Atlantik. Überraschenderweise gibt es die höchsten Müllkonzentrationen in den Tiefseegräben wie etwa dem Lisbon Canyon vor Portugal oder dem Guilvinec Canyon 120 Kilometer vor der Küste der Bretagne. Es sieht ganz so aus, als würde sich der Plastikmüll in der Tiefe anreichern wie in einem Endlager. Denn eines ist sicher: Die Müllkonzentration ist dort wesentlich höher als auf der Meeresoberfläche.

„Wir gehen davon aus, dass mindestens die Hälfte des Mülls im Meer schnell in die Tiefe sinkt und zu einem beträchtlichen Teil entlang der Hänge in die Tiefseegräben verdriftet wird“, sagt Melanie Bergmann. Sie und andere Forscher gehen davon aus, dass der Zerfall hier aufgrund von Dunkelheit, niedrigen Temperaturen und fehlender Wellenbewegung noch langsamer von statten geht.

Neue Daten aus der Framstraße

Um herauszufinden, inwieweit die Ergebnisse aus dem „HAUSGARTEN“ die Situation in der Arktis tatsächlich repräsentieren, hat Melanie Bergmanns Mitarbeiterin Mine Tekman im Laufe des Jahres 2015 neue Bilder der gleichen Station und zusätzlich Bilder von einer Station im Norden des „HAUSGARTENs“ ausgewertet. Nun reichen die Aufnahmen bis in das Jahr 2014 und zeigen dasselbe Bild wie die erste „HAUSGARTEN“-Müllstudie. Allerdings unterscheiden sich die Gebiete ein wenig in der Zusammensetzung des Mülls.

Während auf nördlicheren Breiten kleine Müllteile mit 73 Prozent den Großteil des Abfalls ausmachten, dominierte an der Station im Herzen des „HAUSGARTENs“ Müll von mittlerer bis großer Größe mit 61 Prozent. „Noch können wir uns die Unterschiede nicht erklären. Wir sehen aber immer mehr kleine Teile. Außerdem hat der Anteil des Kunststoffs über die Jahre zugenommen“, sagt Melanie Bergmann.

Diese Dosen und Plastikreste haben Wissenschaftler bei Tiefsee-Untersuchungen im Pazifischen Ozean in einer Tiefe von 5000 Metern geborgen.
Das Ergebnis einer Müllsammlung in der Tiefsee des Pazifischen Ozeans (Foto: Antje Boetius)

Arktis: Höhere Müllkonzentration als in den großen Strudeln

Anders als viele Bilder in den Medien suggerieren, gleicht diese Abfalldichte aber noch keiner Müllhalde. Auf die Fläche eines Fußballfeldes umgerechnet, entsprechen diese Zahlen einer Konzentration von fünf bis 46 Müllteilen. Nach einem Fußballspiel mit vielen Zuschauern am Spielfeldrand sieht es meist schlimmer aus.

Dennoch sind diese Resultate erschreckend, wenn man sie mit den Müllkonzentrationen in den großen Müllwirbeln vergleicht, jenen Meeresströmungen, die in den vergangenen Jahren als „Garbage Patches“ bekannt geworden sind. Hier liegt die Müllkonzentration an der Meeresoberfläche bei rund 60 Plastikteilen pro Quadratkilometer. Im Vergleich dazu sind selbst die niedrigsten Werte aus der Arktis zehnmal höher!

Gargabe Patch (Grafik: NASA's Scientific Visualization Studio)

Visualisierung von Müllstrudeln

Über 35 Jahre lang hat die NASA gemeinsam mit der National Oceanic and Atmospheric Adminstration (NOAA) Daten zu Müllstrudeln, sogenannte Gargabe Patches, gesammelt. Dieses Video zeigt die Visualierung der Gargabe Patches.

Video: NASA's Scientific Visualization Studio

Welche Auswirkungen spürt die Tierwelt?

Seit der Veröffentlichung der ersten Müllstudie aus dem „HAUSGARTEN“ wurde Melanie Bergmann oft gefragt, welche Auswirkungen der Müll auf die Lebewesen in der arktischen Tiefsee hat. Doch darüber ist wenig bekannt. Die Forscherin deutet auf den Computer-Bildschirm in ihrem Büro. Ein Tiefseeschwamm ist zu sehen, ein fragiles Etwas mit dünnen Verästelungen, in dem sich ein Fetzen Plastik verheddert hat. Andere Bilder zeigen Seeanemonen, die auf einem Stück Seil oder einer Plastiktüte sitzen. „Mehr als die Hälfte aller Plastikteile, die wir sehen, sind in irgendeiner Form in Kontakt mit den Bodenbewohnern“, sagt Melanie Bergmann.

Besonders häufig sind das der weißliche Schwamm Cladorhiza gelida und sein Vetter Caulophacus arcticus, der einem Pilz ähnelt. Noch kann Melanie Bergmann nicht sagen, ob der Müll in der Tiefsee für diese Tiere eine Art „festen Boden“ im weichen Sediment oder eher eine Gefahr darstellt. Deshalb hat die Wissenschaftlerin bei einer Expedition zum „HAUSGARTEN“ im Sommer 2015 einige Experimente ausgebracht.  So hat sie den Meeresboden an einigen Stellen mit Plastikfolie abgedeckt und Plastiktüten über Tiefseeschwämme gestülpt. Bei einer der nächsten Ausfahrten wird sie nachschauen, wie die Schwämme und andere Bodenlebewesen auf die Plastikfolie reagieren.  

Von größeren Arktisbewohnern wie Grönlandhaien weiß man bereits, dass ihnen der Müll in die Quere kommt. So wurden Plastikteile in den Mägen der Raubfische gefunden. „Trotz dieses Wissens und erster Studien aber stehen wir bei dem Thema Müll in der Tiefsee noch ganz am Anfang. Wir können bis heute die Menge des Mülls, der weltweit auf dem Meeresboden liegt, noch immer nicht abschätzen“, sagt Melanie Bergmann. Es gebe noch nicht einmal internationale Standards, nach denen der Müll erfasst wird.

Manche Forscher sammeln den Müll mit Schleppnetzen ein und berechnen das Gewicht, andere machen sich, so wie Melanie Bergmann, mithilfe von Unterwasserkameras auf die Suche. Manche rechnen die Anzahl der Müllteile auf eine Fläche (Quadratkilometer) hoch, andere auf die zurückgelegte Fahrtstrecke (Kilometer). „Leider lassen sich die Ergebnisse dann schwer miteinander vergleichen und kartieren – wir brauchen also Standards. Dennoch glauben wir inzwischen, dass die Tiefsee global eine wichtige Senke für unseren Müll darstellen könnte“, so die AWI-Expertin.

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Ein Lehrbuch für alle Meeres-Müllforscher

Melanie Bergmann will dazu beitragen, die Müllforschung zu professionalisieren. Und dass, obwohl das eigentlich gar nicht ihr Forschungsschwerpunkt ist. Sie lacht. „Eigentlich müsste ich mich wieder viel mehr um die Biologie kümmern.“ Doch wer weiß, vielleicht ist der Abfall derzeit tatsächlich das drängendere Problem.

Einen Anfang haben Melanie Bergmann und ihre Kollegen Lars Gutow und Michael Klages zumindest schon gemacht. Im Frühjahr 2015 veröffentlichten sie das frei verfügbare Fachbuch Marine Anthropogenic Litter. Es fasst das aktuelle Wissen zur Forschung zum Müll im Meer zusammen und soll Wissenschaftlern auf der ganzen Welt helfen, Methoden anzuwenden, auf Basis derer sich die Ergebnisse am Ende auch vergleichen lassen.

Müll auf arktischem Meereis (Foto: Melanie Bergmann)