Küsten-, Meeres- und Polarforschung

Ozeane bilden das größte zusammenhängende Ökosystem der Erde und sind Lebensraum für mehr als zwei Millionen Arten. Forschung zum Schutz unserer Meere sowie der Küsten- und Polarregionen ist daher besonders wichtig. Gefördert wird sie vom BMBF.

Welche Rolle spielen die Ozeane als Wärme- und CO2-Speicher im fortschreitenden Klimawandel? Wie wirken sich steigende Meeresspiegel und verändertes Klima auf die Küstenregionen aus? Welche Folgen haben die Verschmutzung und Versauerung der Ozeane für die biologische Vielfalt und die Versorgung der Menschen? Diese und weitere Fragen stehen im Mittelpunkt der Meeresforschung.

Ozeane haben eine zentrale Bedeutung für das Leben auf unserem Planeten: Sie stabilisieren das Klimasystem, speichern Wärme, steuern das Wetter und stellen die wichtigste Kohlenstoffsenke dar. Dabei sind die Wechselbeziehungen zwischen Ozean und Klima vielschichtig: Globale Strömungssysteme und der Stoffaustausch mit der Atmosphäre spielen hierbei eine wichtige Rolle.  

Dieses ausbalancierte System gerät durch menschliche Einflüsse zunehmend ins Wanken. Daher besteht die große gesellschaftliche Herausforderung darin, das ökologische Gleichgewicht in den marinen und polaren Regionen zu erhalten und die Nutzung natürlicher Ressour­cen und Ökosystemleistungen langfristig für heutige und zukünftige Generationen zu sichern.

Für das Erreichen dieser Ziele ist eine interdisziplinäre und zukunftsorientierte Meeres-, Küsten- und Polarforschung unabdingbar. Sie steht in den kommenden Jahrzehnten vor der Aufgabe, die Wissens- und Entscheidungsbasis für nachhaltige Schutz- und Nutzungskonzepte zu liefern, Zukunftsszenarien für die Ozeane zu entwerfen und Grundlagen für technologische und soziale Innovationen zu erarbeiten.

Im Rahmen der Forschungsstrategie „Forschung für Nachhaltige Entwicklung (FONA)“ hat die Bundesregierung zentrale Forschungsziele für die Meeres-, Küsten- und Polarforschung im ressortübergreifenden Fachprogramm MARE:N definiert. MARE:N ist als offener und lernender Handlungsrahmen für zukünftige Fördermaßnahmen konzipiert und bezieht Akteure aus Wissenschaft, Gesellschaft, Politik und Wirtschaft ein.

Der politische Rahmen auf internationaler Ebene wird durch das Pariser Klimaschutzabkommen und die Agenda 2030 der Vereinten Nationen mit ihren 17 Zielen zur nachhaltigen Entwicklung vorgegeben. Eine große Chance, die Umsetzung der marinen Nachhaltigkeitsziele voranzutreiben, bietet die UN-Dekade der Ozeanforschung für nachhaltige Entwicklung von 2021 bis 2030. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung richtet im Sommer 2021 die internationale Auftaktkonferenz zur Dekade aus. Darüber hinaus stellen die Forschungsaktivitäten innerhalb des Fachprogramms MARE:N wichtige deutsche Beiträge zur UN-Dekade dar.

Um die weltweite Spitzenposition der deutschen Meeres-, Küsten- und Polarforschung auszubauen und den Wissenschaftsstandort Deutschland zu stärken, haben die Bundesregierung und die fünf norddeutschen Bundesländer die Deutsche Allianz Meeresforschung (DAM) gegründet. Die DAM verbindet führende deutsche Meeresforschungseinrichtungen und ist in vier Kernbereichen tätig. Diese Schwerpunkte umfassen langfristige Forschungsmissionen mit hoher gesellschaftlicher Relevanz, die Koordinierung von Forschungsinfrastrukturen, die Steuerung von Aktivitäten im Datenmanagement sowie den wirksamen Transfer von Forschungsergebnissen.

Plastikmuell bedroht Korallen im Korallenriff, Nordbali, Bali, Indonesien
Plastikmuell bedroht Korallen im Korallenriff, Nordbali, Bali, Indonesien © dpa/picture-alliance/I. Schulz

Plastikmüll

Plastik – für uns Menschen ein nützliches und allgegenwärtiges Material. Für die Ozeane ist der Kunststoff aber eine große Belastung. Sie werden immer mehr zu globalen Müllkippen, die jedes Jahr tonnenweise Plastik in sich aufnehmen.

Ob PET-Flaschen, Kanister oder Fischernetze – Der Großteil des Plastikmülls wird über die Flüsse ins Meer geschwemmt oder gelangt über Verwehungen in die Meere. Ob durch das Waschen synthetischer Textilien, den Abrieb von Autoreifen oder als Inhaltsstoff von Kosmetik- und Hygieneartikeln – kleinste Plastikpartikel gelangen ins Abwasser und irgendwann ins Meer. Durch Wellenschlag und UV-Strahlung zerfallen größere Plastikteile langsam in sogenanntes Mikroplastik. Diese Teilchen sind so klein, dass sie von Fischen aufgenommen werden. So gelangt das Mikroplastik dann auch in die Nahrungskette des Menschen.

Wie viel Plastik sich tatsächlich an der Meeresoberfläche, am Meeresboden und an Stränden befindet, darüber gibt es noch keine verlässlichen Daten. Auch welche Auswirkungen das Plastik auf unsere Meeresumwelt oder sogar über die Nahrungskette auf den Menschen hat, ist noch weitgehend unerforscht.

Mit diesen Fragen beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der vom Bundesforschungsministerium mitgeförderten europäischen Forschungsinitiative „Healthy and Productive Seas and Oceans (JPI Oceans)“. An der Initiative beteiligen sich zehn europäische Staaten. Das Bundesforschungsministerium steuert 2 Millionen Euro für die Forschung bei.

schrumpfende Kalkschale von Meerestieren – ausgelöst durch die Versauerung der Meere
schrumpfende Kalkschale von Meerestieren – ausgelöst durch die Versauerung der Meere © dpa/picture-alliance/William Howard

Klimawandel

Die Weltmeere bedecken rund 70 Prozent der Erdoberfläche. Über diesen größten aller Lebensräume wissen wir aber nach wie vor vergleichsweise wenig. Dabei spielen die Ozeane neben der Atmosphäre die treibende Rolle im Klimageschehen und im Stoffhaushalt der Erde.

Die Klimaforschung ist ohne eine leistungsfähige Meeres- und Polarforschung undenkbar. So kann die Klimageschichte anhand von Eiskernen aus den großen polaren Eisschilden unseres Planeten mit Hilfe der Polarforschung rekonstruiert werden.

Meere und Ozeane können große Mengen von Wärme und Gasen speichern. Sie nehmen etwa 30 Prozent des vom Menschen gemachten Kohlendioxids in sich auf. Ohne die Meere und Ozeane wäre der Klimawandel schon viel weiter fortgeschritten.

Doch die hohe Aufnahme an Kohledioxid aus der Atmosphäre lässt die Meere versauern. Denn die Erdatmosphäre und die Gewässer stehen in einem ständigen Austausch miteinander. Wenn sich einer der Lebensbereiche verändert, dann hat das Auswirkungen auf den anderen. Wenn also die Emissionen des Treibhausgases Kohlendioxid in die Erdatmosphäre steigen, dann verändern sich auch die Ozeane. Sie werden „saurer“, weil das CO2 den pH-Wert des Wassers senkt. Besonders schadet das saurere Wasser kalkbildenden Lebewesen wie Muscheln und Korallen.

Die Folgen der Klimaveränderung rücken immer stärker in den Mittelpunkt der gesellschaftlichen Debatte. Es gilt, bestehende Lücken unserer Kenntnisse im Klimasystem zu schließen, um Innovationen im Klimaschutz politisch zu flankieren, damit gezielt Maßnahmen eingeleitet werden können, die dem Klimawandel entgegenwirken und seine Auswirkungen begrenzen.

Sandvorspülungen auf Sylt
Sandvorspülungen auf Sylt © dpa/picture-alliance/Bodo Marks

Lebensraum Küste

Bereits heute leben 70 Prozent der Weltbevölkerung in Küstennähe – und es werden immer mehr. Das macht den küstennahen Lebensraum zu einem hochdynamischen Wirtschaftsraum. Megacities – urbane Räume mit Millionen von Einwohnern, Großbauten und viel Industrie – erhöhen den Druck auf die Ökosysteme der Küstenregionen. So sind die Küstenräume beispielsweise stark durch den Bau von regenerativen Energieanlagen, den Schiffsverkehr, den Trassenbau und den Tourismus geprägt. Gleichzeitig sind sie ein einzigartiger Lebensraum für Pflanzen und Tiere und wichtiges Kultur- und Naturerbe der Menschheit.

Gleichzeitig macht sich der Klimawandel an den Küsten besonders bemerkbar. Extreme Wetterereignisse wie Hurricanes, Sturmfluten und der Anstieg des Meeresspiegels werden die Küsten verändern und stellen auch den Menschen vor Herausforderungen: Wie müssen Deiche und Bauwerke an Küsten gebaut sein, damit sie den Sturmfluten standhalten? Wie groß müssen Überflutungsflächen sein, um Küstenregionen vor dem steigenden Meeresspiegel zu schützen? Diese komplexen Fragen zum Schutz unserer Küsten und Meere können nur gemeinsam beantwortet werden – interdisziplinär und international. Dazu unterstützt das Bundesforschungsministerium beispielsweise zahlreiche Projekte zur Küstenforschung im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“.

Die Gesellschaft steht vor der Herausforderung, die natürlichen Ressourcen der Küstenregionen unter den Bedingungen des globalen Wandels schonend zu nutzen und sie für nachfolgende Generationen zu erhalten, um damit eine nachhaltige Entwicklung dieser Regionen zu ermöglichen. Die Forschung ermittelt hierzu Daten und mögliche Lösungswege, auf deren Grundlagen eine erfolgreiche Umwelt- und Wirtschaftspolitik gestaltet werden kann.

Mineralien
Mineralien © Thinkstock / camij

Tiefsee

Seltene Erden, Kobalt, Nickel oder Kupfer sind wichtige Rohstoffe und stecken in vielen technischen Geräten: Smartphones, Lampen, Akkus oder auch Windräder sind nur wenige Beispiele. Weil die Nachfrage nach den Rohstoffen zunimmt und die Schürfrechte an Land weitgehend vergeben sind, richtet man den Blick auch in die Tiefsee. Die am Meeresboden in 5000 Metern Tiefe liegenden Manganknollen sind nämlich besonders reich an wertvollen Elementen.

Was aber ein Abbau dieser Rohstoffe für die Meeresumwelt bedeuten würde, ist bisher kaum erforscht. Um herauszufinden, ob ein Tiefseebergbau überhaupt ökologisch zu verantworten ist, unterstützt das Bundesforschungsministerium Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei, Einsichten in das Ökosystem der Tiefsee zu gewinnen.

Internationale und innovative Meeresforschung ist ohne eine moderne Infrastruktur nicht denkbar. Durch eine substanzielle und kontinuierliche Förderung des Bundesforschungsministeriums verfügt die deutsche Meeres-, Küsten- und Polarforschung über eine der modernsten Forschungsflotten weltweit. Die großen und mittelgroßen Forschungsschiffe POLARSTERN, SONNE, METEOR, MARIA S. MERIAN, ALKOR, HEINCKE und ELISABETH MANN BORGESE sind für vielfältige Forschungsaufgaben in der Biologie, Geologie, Geophysik, Glaziologie, Geochemie, Ozeanographie und Meteorologie ausgerüstet. Sie dienen auch als Plattformen für internationale Wissenschaftskooperationen. Zudem verfügen die großen Meeresforschungsinstitute in Deutschland über kleine Forschungsschiffe, die vorwiegend in Küstengewässern der Nord- und Ostsee eingesetzt werden.

Am Betrieb der Forschungsschiffe sind verschiedene Partner im Auftrag des BMBF beteiligt. Während die Reedereien die logistische Vorbereitung und Durchführung der Forschungsfahrten übernehmen, hat das Gutachterpanel Forschungsschiffe (GPF) eine zentrale Rolle bei der Fahrtplanung. Das Gremium vergibt Schiffskapazitäten für die großen und mittelgroßen Schiffe auf Grundlage einer externen wissenschaftlichen Bewertung von Fahrtanträgen. Für die Einsatzplanung bewilligter Fahrten sind die Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe sowie die schiffsbetreibenden Forschungsinstitute zuständig. Dieses bewährte Zusammenspiel führt zu einer effektiven Nutzung der Forschungsschiffe, die fast pausenlos auf den Weltmeeren unterwegs sind – um ihnen weitere Geheimnisse zu entlocken.

Die Infografik zeigt den Eisdriftweg des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern.
Die Infografik zeigt den Eisdriftweg des deutschen Forschungseisbrechers Polarstern. © BMBF