In der westlichen Ostsee kommt es regelmäßig zu sauerstoffarmen Zonen, die massive Auswirkungen auf marine Ökosysteme haben und immer wieder zu Fischsterben führen. Eine Expedition des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel ist dieser Problematik gezielt nachgegangen.
Expedition entlang der Küste
Im Rahmen der Expedition EMB374 untersuchten Forschende an Bord des deutschen Forschungsschiffs ELISABETH MANN BORGESE sauerstoffarme Zonen in der südwestlichen Ostsee. Die Route führte von der Flensburger Förde entlang der schleswig-holsteinischen Küste bis nach Fehmarn. Start der Expedition war der 4. September 2025.
Bild: M. Sommer, IOW
Das Forschungsschiff ELISABETH MANN BORGESE lief im vergangenen September zu einer Ostsee-Expedition aus.
Ziel des Verbundprojekts ist die Entwicklung einer koordinierten Strategie der Küstenländer, um den Auswirkungen des Klimawandels zu begegnen. Im Fokus stehen dabei klimabedingte marine Naturgefahren wie schädliche Mikroorganismen und sauerstoffarmes Wasser. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf küstennahen sauerstoffarmen Zonen sowie der Bildung von Schwefelwasserstoff (H₂S) am Meeresboden.
Bild: R. Korn
Gesunder Bewuchs am Grund vor der Küste südlich von Kiel.
Erstmals übernahm das GEOMAR die Fahrtleitung auf dem Forschungsschiff, das vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) betrieben wird. Beteiligt waren zudem Forschende der Universitäten Hamburg und Oldenburg.
Giftiger Schwefelwasserstoff
In der Kieler Bucht kommt es im Spätsommer regelmäßig zu einer starken Abnahme des Sauerstoffgehalts – eine Folge des Klimawandels und der Eutrophierung. Das hat schwerwiegende Konsequenzen für Ökosysteme und damit auch für die regionale Wirtschaft. Das Untersuchungsgebiet der Expedition in der südwestlichen Ostsee ist für das häufige Auftreten sauerstoffarmer Zonen im Spätsommer bekannt. Besonders problematisch ist dabei die Freisetzung von toxischem Schwefelwasserstoff am Meeresboden.
Ursache für Fischsterben
Obwohl Küstensedimente nur etwa neun Prozent des Meeresbodens ausmachen, spielen sie eine zentrale Rolle im Stoffkreislauf. Hier wird organisches Material wie Algen-, Pflanzen- und Tierreste gespeichert und abgebaut.
In sauerstoffreichen Bereichen erfolgt der Abbau zu CO₂. In der südwestlichen Ostsee treten jedoch im Spätsommer häufig sauerstoffarme bis sauerstofffreie Bedingungen im bodennahen Wasser auf. Diese fördern Bakterien, die Sulfat reduzieren und Schwefelwasserstoff produzieren.
Gelangen solche sauerstoffarmen oder H₂S-haltigen Wassermassen durch Auftriebsprozesse in flachere Regionen, kann dies zu akutem Fischsterben führen. Besonders bodennah lebende Arten wie die Scholle sind betroffen.
Bild: Symbolbild_KI
Sauerstoffmangel und Schwefelwasserstoff können zu massenhaftem Fischsterben führen.
Schwefelwasserstoffhaltiges Wasser
Ziel der Expedition war es, genau zu bestimmen, unter welchen Bedingungen Schwefelwasserstoff aus dem Sediment ins Bodenwasser freigesetzt wird. Dazu wurden mit Sensoren Sauerstoff- und H₂S-Konzentrationen in der Wassersäule erfasst sowie geochemische und mikrobiologische Prozesse am Meeresboden untersucht.
Die gewonnenen Daten fließen in numerische Modelle ein, mit denen sich die Freisetzung von Schwefelwasserstoff künftig besser vorhersagen lässt. So sollen besonders gefährdete Regionen identifiziert und Risiken für Fischerei, Tourismus und Aquakultur frühzeitig eingeschätzt werden.
Algenblüten verstärken das Problem
Während der Expedition wurden zudem Systeme zur Detektion von Cyanobakterien getestet. Diese sind ein wesentlicher Bestandteil sommerlicher Algenblüten in der Ostsee und können Toxine produzieren, die Badeverbote notwendig machen.
Nach ihrem Absterben erhöht sich der Sauerstoffverbrauch in tieferen Wasserschichten zusätzlich – ein weiterer Treiber für die Entstehung sauerstoffarmer Zonen.
Ein neu entwickeltes optisches Hyperspektralmodul der Universität Oldenburg wurde unter realen Bedingungen getestet. Ergänzend kam das modulare Messsystem HyFiVe zum Einsatz, das unter anderem die Konzentration von Cyanobakterien erfassen kann.
Fischer nehmen Daten
Mit dem HyFiVe-System sollen unter anderem Fischer dazu befähigt werden, ergänzend Messdaten für die Meeresforschung aufzunehmen. Die frühzeitige Erkennung von Cyanobakterien soll dann in Frühwarnsysteme eingebettet werden, um Menschen in Küstenregionen vor Schäden zu schützen. Mirjam Perner: „In der Ostsee laufen Prozesse wie Erwärmung, Versauerung und Eutrophierung ausgeprägter und schneller ab als in anderen Weltmeeren. Wir sprechen daher auch von der Ostsee als Zeitmaschine. Deshalb ist es so wichtig, bereits jetzt zu verstehen, wie die Prozesse funktionieren, die in Zukunft verstärkt auch andere Meeresgebiete betreffen können.“
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