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Wie Wird Sich Die Ölpest Auf Die Tote Zone Des Golfs Auswirken?
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Anonim

Die mikrobielle Aktivität könnte das Wasser mit wenig Sauerstoff verschlimmern - ebenso wie die Ölbeschichtung.

Jeder Frühlings- und Sommerdünger aus den Feldern des Mittleren Westens der USA fließt in den Mississippi. Old Muddy transportiert die Nährstoffe über die gesamte Länge des Kontinents, bevor sie in den Golf von Mexiko gelangen. Nach der Einführung blühen Stickstoff und Phosphor in Algen, Phytoplankton und anderen mikroskopisch kleinen Pflanzen auf. Nachdem die Pflanzen gestorben sind, driften sie zu Boden und ihre Zersetzung saugt den Sauerstoff aus dem Meerwasser. Das Ergebnis ist eine riesige tote Zone, die für das Leben im Meer tödlich ist und nicht aus dem Weg schwimmen kann, in bewohnbaren Gewässern nahe der Golfküste, die manchmal so groß ist wie New Jersey - und die bis zu 3,8 Millionen Liter Öl, die jetzt in das Meer fließen Golf pro Tag kann es noch schlimmer machen.

"Das Öl befindet sich im Bereich der jährlichen sauerstoffarmen Zone, die sich vor dem Mississippi entwickelt", sagt die biologische Ozeanographin Nancy Rabalais, Geschäftsführerin des Louisiana Universities Marine Consortium (LUMCON), die einen frühen Beginn der jährlichen Toten gemessen hat Zone in diesem Jahr im März. "Unter der Oberfläche des Slicks befinden sich sauerstoffarme Bereiche."

Die Ölverschmutzung kann die Totzone im Flachwasser durch eine Vielzahl physikalischer und biologischer Prozesse verschlimmern. Es könnte aber auch helfen, die Totzone auf ähnliche Weise zu minimieren. Insgesamt ist die Reaktion der Golf-Totzone auf die Ölpest ziemlich ungewiss, da der Sauerstoffgehalt durch zahlreiche Faktoren auf und ab bewegt wird, was die Zukunft dieses Lebensraums in Frage stellt.

Gleichzeitig hat das Öl weiter vom Ufer entfernt eine Vielzahl potenzieller sauerstoffmangelhafter Auswirkungen von den Oberflächengewässern bis zum Meeresboden. Es bleiben also die Fragen: Wird die Ölpest mehr tote Zonen in diesen tieferen Lebensräumen schaffen? Oder könnte es einfach helfen, diejenige zu minimieren, die wir bereits in der Nähe der Küste von Louisiana haben?

Lassen Sie uns körperlich werden

Öl erzeugt einen Slick, der auf der Wasseroberfläche reitet. In erster Linie verhindert diese physikalische Beschichtung, dass Meerwasser Sauerstoff aus der Atmosphäre absorbiert. Wenn das Öl in immer flachere Gewässer gespült wird, erstickt diese Barriere insbesondere den Sauerstoff in den Flussmündungen und Feuchtgebieten, die als Lebensraum und Baumschule für viele Meereslebewesen dienen, im Wesentlichen erstickende Larven und andere Bewohner.

Natürlich hat die kleinere Ölpest von Exxon Valdez nie zu solchen toten Zonen in Küstennähe geführt. Die 41,5 Millionen Liter Öl, die aus Südalaska verschüttet wurden, senkten den Sauerstoffgehalt im Wasser um bis zu 50 Prozent, aber die Strömungen dort minimierten die Schädigung des Meereslebens, und die großflächigen Bewegungen des Meerwassers könnten im Golf ähnlich funktionieren. "Wir haben dort noch nie einen Fischsterben oder ein anderes Ereignis aufgrund von Hypoxie gesehen, und ich erwarte dies hier nicht", sagt der Mikrobiologe Ronald Atlas von der Universität von Louisville, der die Reaktionen auf die Ölpest in Alaska bewertet hat. "Ich erwarte bei Strömungen nicht, dass wir auf Null oder eine Zahl gehen, die niedrig genug ist, um einen Fisch töten zu lassen."

Gleichzeitig können mit Öl überzogene Flachwassersedimente das Algenwachstum fördern. "Häufig vermehren sich Grünalgen, nachdem sich ein Ölverschmutzungssediment, das geölt wurde, vermehrt hat", sagt der Ökologe John Fleeger von der Louisiana State University. "Die grasenden Wirbellosen werden [vom Öl] absterben und die Algen haben einen Boom. Es ist eine unerwartete Situation, in der Sie glauben, dass alles geschädigt wird, aber einige Organismen können es besser machen." Das könnte weniger Sauerstoff bedeuten, wenn die Algen wachsen, sterben und sich zersetzen.

Die physikalische Ölbeschichtung auf der Wasseroberfläche kann jedoch auch die Anzahl der Algen verringern, indem sie das Sonnenlicht blockiert und möglicherweise die küstennahe Totzone minimiert. "Der Trick [für diese Sonnenlichtblockierung] besteht darin, den Slick lange genug zum Stillstand zu bringen", sagt der Meeresbiologe Robert Diaz vom College of William and Mary. "Wenn der Slick nur vorbeigeht, ist die Depression des Lichts und der Photosynthese wahrscheinlich nur von kurzer Dauer und geringfügig" und unternimmt daher nichts, um die laufende saisonale Totzone zu verhindern.

Das Öl selbst ist auch für einige Algen direkt toxisch und kann bei Wechselwirkung mit Sonnenlicht noch giftiger werden. Dieser Effekt wird als Phototoxizität bezeichnet und kann auch die Totzone verringern. In einem kleineren Gebiet vor Panamas Küste in den 1980er Jahren spielte eine solche Phototoxizität eine Schlüsselrolle bei der Abtötung von Korallen und anderen Meereslebewesen im Flachwasser. "Rückblickend war ein großer Teil des Schadens auf die durch Licht verstärkte Toxizität zurückzuführen", sagt der Umweltchemiker Jeffrey Short von der Umweltgruppe Oceana, der die Nachwirkungen der Verschüttung von Exxon Valdez und anderen untersucht hat. "Es ist auf dem Gebiet nicht sehr gut verstanden. Diese Ölpest kann uns die Gelegenheit geben, viel mehr darüber zu erfahren, wie wichtig dies ist."

Darüber hinaus sind die zum Aufbrechen des Öls verwendeten Dispergiermittel wie Correxit 9500 für Phytoplankton toxisch. Die Nationale Akademie der Wissenschaften stellte in einem Bericht aus dem Jahr 2005 fest, dass 20 ppm das Wachstum von 50 Prozent des Skeletonema costatum, einer Kieselalge des Golfs von Mexiko, innerhalb von 72 Stunden beeinträchtigten. "Wenn BP dort drüben im Bereich der Totzone war und das Dispergiermittel mit der gleichen Geschwindigkeit auftrug, mit der sie sich am Bohrlochkopf befinden, könnten sie etwas in Bezug auf die Kontrolle der Totzone tun", sagt Diaz.

In tiefem Wasser

Unabhängig davon, was in Küstennähe passieren kann, können die tieferen Gewässer des Golfs, in denen das Öl direkt verschüttet wird, dank der intensiven Arbeit von Mikroorganismen, die das Öl abbauen und dabei Sauerstoff verbrauchen, ihre eigenen toten Zonen bilden. Ein Beispiel für diese geschäftige Arbeit ist das berühmte Jubiläum von Mobile Bay - eine Massenmigration von tiefer lebenden Meereslebewesen wie Krabben und Garnelen in flachere Gewässer aufgrund bestimmter Wetterbedingungen. Jubiläen treten auf, wenn sich in tieferen Gewässern schnell eine sauerstoffarme Zone bildet, da organische Sedimente von Mikroorganismen abgebaut werden und Tiefseekrabben, Garnelen, Flunder und andere Fische dazu veranlassen, schnell in flachere, sauerstoffreichere Gewässer zu wandern. Betäubt von den sauerstoffarmen Bedingungen sind sie leicht in großen Mengen zu ernten - daher der Name Jubiläum. Jetzt können nach der Ölverschmutzung und der erhöhten mikrobiellen Aktivität, die sie auslösen wird, sauerstoffarme (anoxische) Bedingungen auftreten.

In ähnlicher Weise können die fernen Offshore-Gewässer des Golfs von Mexiko mehr oder erweiterte Gebiete tieferer Gewässer mit niedrigem oder keinem Sauerstoffgehalt aufweisen. Niedrige Sauerstoffkonzentrationen in den mittleren Tiefen des Golfs bleiben auf natürliche Weise bestehen, von ungefähr 100 Metern bis zu 1000 Metern, und sinken auf nur drei Milligramm pro Liter, verglichen mit einer durchschnittlichen Konzentration von bis zu sechs Milligramm pro Liter in anderen Gewässern. (Im Vergleich dazu weist die Flachwasser-Totzone einen Sauerstoffgehalt von weniger als zwei Milligramm pro Liter auf.) Das bedeutet, dass das Leben in diesen Tiefen an wenig Sauerstoff gewöhnt ist, aber Bakterien, Pilze und andere Mikroben, die auf dem Öl kauen, diese Zonen in die Oberfläche oder ausdehnen könnten Grundwasser oder sauerstoffarme Zonen anoxisch machen, was die Auswirkungen eines Jubiläums nachahmt.

Weniger oder kein Sauerstoff tötet Meereslebewesen, die sich nicht schnell genug (oder überhaupt nicht) bewegen können, um ihm zu entkommen, wie die am Meeresboden verankerte unbewegliche Lophelia-Koralle oder relativ unbewegliche Tiere wie Würmer und Krabben. "Eine verstärkte mikrobielle Atmung beim Abbau des Öls kann diese Zone erweitern", schrieb die biologische Ozeanografin Lisa Levin von der Scripps Institution of Oceanography in einer E-Mail. "Zonen mit niedrigem Sauerstoffgehalt im Wasser führen zu Tierwanderungen und zur Komprimierung des Lebensraums, aber auch zur Sterblichkeit bei weniger beweglichen Organismen."

Dank des Klimawandels, der das Wasser erwärmt, dehnen sich diese Zonen bereits aus. "Öl als organisches Substrat könnte eine ähnliche Reaktion hervorrufen", sagt Diaz.

Garnelen, um nur ein Beispiel zu nennen, können aufgrund von Sauerstoffwerten, die in ihrem bevorzugten Lebensraum zu niedrig sind, gezwungen sein, in dichtere Cluster in verschiedenen Tiefen zu wandern. "Es wird sie nur mehr gestresst machen, und die Vorhersage wäre negativ in Bezug auf die Population mobiler Tiere", sagt Diaz. "Mehrere Stressoren führen zu einer höheren Mortalität."

Ist Verdünnung die Lösung?

Glücklicherweise wird das schiere Wasservolumen im Golf von Mexiko dazu beitragen, die Auswirkungen selbst der schlimmsten Ölpest in der Geschichte der USA, die möglicherweise bereits mehr als 150 Millionen Liter Erdöl in den Ozean abgelassen hat, einzudämmen. "Verdünnung ist nicht die Lösung für Verschmutzung, aber ein ziemlich großes Wasservolumen hat bereits einen niedrigen Sauerstoffgehalt als Teil dieses tiefen Wassers", bemerkt Rabalais von LUMCON. "Das Wasservolumen ist einfach zu groß."

Der Biogeochemiker David Valentine von der University of California in Santa Barbara berechnet, dass 20.000 Barrel pro Tag mehr als 30 Tage zu einer Fläche von etwa 40.000 Quadratkilometern Ozean mit einer Tiefe von 1,5 Kilometern in Verbindung mit mikrobiellen Abbauraten beitragen würden ein "1-prozentiger Sauerstoffverbrauch. Auf regionaler Ebene wird es wahrscheinlich keinen Massentod verursachen. Lokalisiert könnte es eher ein Problem sein."

Zum Beispiel weiß niemand genau, was auf dem Meeresboden des Golfs passieren wird, einer Region, die von Wissenschaftlern nicht gut verstanden wird. Der Bohrschlamm, der verwendet wird, um das Öl an der Überlaufstelle wieder in das Bohrloch zu befördern, kann die sauerstoffarmen Bedingungen in unmittelbarer Nähe des Macondo-Bohrlochs verschlimmern. Immerhin trat ein Großteil dieses Schlamms wieder aus, war mit Kohlenwasserstoffen versetzt und setzte sich im Sediment um den Bohrlochkopf ab. "Es sollte eine lokalisierte Sauerstoffentnahme geben, wo diese Bohrflüssigkeit ausgestoßen wird", sagt Rabalais. "Es wird einige lokalisierte Auswirkungen auf die benthische [Tiefsee-] Fauna haben."

Und Dispergiermittel werden direkt auf das Öl im Untergrund aufgetragen, was zu einer noch reichhaltigeren Fütterung von ölfressenden Mikroben sowie von unterirdischen Fahnen führt, wie der Chief Operating Officer von BP, Doug Suttles, auf einer Pressekonferenz am 29. Mai feststellte, dass die Ölgesellschaft wäre nicht in der Lage zu reinigen. Der CEO des Unternehmens, Tony Hayward, bestreitet weiterhin, dass solche unterirdischen Federn existieren könnten.

"Wir verlassen uns auf Dispersion, um die Konzentrationen unter die Grenzwerte für die Öltoxizität zu senken", erklärt der mikrobielle Ökologe Kenneth Lee, Direktor des Zentrums für Offshore-Öl-, Gas- und Energieforschung bei Fisheries and Oceans Canada, der bei der Katastrophe in der EU geholfen hat Golf. "Natürlich können die Dispergiermittel auch das mikrobielle Wachstum stimulieren."

Letztendlich läuft im Golf von Mexiko ein riesiges wissenschaftliches Experiment, da Ölteppiche mit der saisonalen Totzone im flachen Wasser interagieren und dispergierte Öltröpfchenfahnen das mikrobielle Leben reichlich ernähren. Eine Vielzahl von wissenschaftlichen Expeditionen hoffen zu bewerten und besser zu verstehen, wie sich die Ölverschmutzung überall von Gezeitenmündungen bis zu 1.500 Metern unter der Meeresoberfläche auswirken wird. "Noch weiß niemand, inwieweit eines dieser potenziellen Probleme unsere Ökosysteme und ihre Funktionen verändern wird", sagt Levin von Scripps, "aber signifikante Auswirkungen sind wahrscheinlich."

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