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Schwermetall im Marianengraben

Quecksilber: Tote Fische belasten die Tiefe

Das anthropogene Quecksilber haben die Forscher unter anderem bei Vertretern der skurrilen Scheibenbauch-Fische (Liparidae) aus dem Marianengraben nachgewiesen. (Bild: Jeff Reid)

Sogar die Meerestiere am Grund des Marianengrabens tragen die Signatur der Menschheit, berichten Forscher: Die Ökosysteme der tiefsten Meeresbereiche der Erde werden durch absinkende Fischkadaver mit giftigem Quecksilber belastet, das ursprünglich aus menschlichen Emissionen in die Atmosphäre stammt. Dies geht aus Isotopenanalysen des Schwermetalls in Bewohnern der Tiefsee hervor. Die Befunde liefern somit wichtige Hinweise darauf, wie sich die steigenden Quecksilber-Emissionen auf die Lebewesen der Ozeane auswirken, sagen die Forscher.

Quecksilber kommt zwar auch natürlicherweise in der Umwelt vor, doch der Mensch treibt die Werte in immer kritischere Bereiche: Mehr als 2000 Tonnen des giftigen Schwermetalls werden jedes Jahr durch Kohlekraftwerke, Müllfeuer oder durch die Zementproduktion in die Atmosphäre freigesetzt. Man geht davon aus, dass diese Emissionen auch noch weiter steigen werden. Das Quecksilber kann Tausende von Kilometern zurücklegen, bevor es sich auf der Landoberfläche und im Ozean ablagert, wo Mikroorganismen einen Teil davon in Methylquecksilber umwandeln. Dabei handelt es sich um eine hochgiftige organische Form, die sich über die Nahrungskette in für Mensch und Tier schädlichen Mengen anreichern kann. Zu den möglichen Auswirkungen gehören Schädigungen des Nervensystems, des Herzens und des Immunsystems.

Dem Quecksilber auf der Spur

Lange wurde angenommen, dass anthropogenes Quecksilber hauptsächlich auf die oberen 1000 Meter der Ozeane beschränkt bleibt. Doch bereits im Sommer 2020 berichteten die Forscher um Joel Blum von der University of Michigan in Ann Arbor sowie eine chinesische Forschergruppe bei einem wissenschaftlichen Treffen von Quecksilberbelastungen menschlichen Ursprungs in Tiefseegräben. Doch wie Blum und seine Kollegen berichten, blieb bis dahin unklar, wie das Schwermetall dorthin gekommen ist. Es schien möglich, dass es durch sogenannte Detritus-Partikel in die in Tiefe gelangt ist, die wie Schnee aus höheren Schichten herabrieseln. In ihrer aktuellen Veröffentlichung widersprechen Blum und seine Kollegen nun dieser Erklärung.

Die Grundlage ihrer Ergebnisse bilden Isotopenanalysen von Methylquecksilber aus dem Gewebe von Tiefseefischen und Krustentieren, die durch Tauchroboter in Tiefen von bis zu 11.000 Meter im Marianengraben im nordwestlichen Pazifik gesammelt wurden. Weitere Proben wurden in einer Tiefe von bis zu 10.000 Meter im Kermadecgraben im Südwestpazifik, nordöstlich von Neuseeland, gewonnen. „Wir untersuchten diese Grabenbiotope, weil sie die tiefsten und abgelegensten Ort der Erde repräsentieren. Man hätte erwarten können, dass das Quecksilber dort fast ausschließlich geologischen Ursprungs ist – aus vulkanischen Tiefsee-Quellen stammt“, sagt Blum. Doch wie sich herausstellte, war das nicht der Fall.

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Wie die Forscher erklären, besitzt Quecksilber sieben stabile Isotope. Das Verhältnis der Versionen zueinander liefert eine einzigartige chemische Signatur oder einen Fingerabdruck, der als diagnostisches Werkzeug zum Vergleich von Umweltproben von verschiedenen Standorten verwendet werden kann. Diese Fingerabdrucktechnik nutzten die Forscher nun, um festzustellen, woher das Quecksilber in den Tiefseebewohnern ursprünglich stammt.

Fischkadaver transportieren Quecksilber

Die Analysen ergaben: Das Schwermetall der Amphipoden und Fische aus den beiden Tiefseegräben ist menschlichen Ursprungs und besitzt eine chemische Signatur, die der des Quecksilbers von Fischarten aus den oberflächennahen Bereichen des Ozeans gleicht. Im Gegensatz dazu stellten die Forscher fest, dass die Isotopenzusammensetzungen des Quecksilbers in den absinkenden Detritus-Partikeln nicht mit der chemischen Signatur des Quecksilbers in den Grabenorganismen übereinstimmt. Sie kommen deshalb zu dem Schluss, dass der Großteil der Schwermetallbelastung in den Grabenorganismen in den Kadavern von Fischen dorthin transportiert wurde, die das anthropogene Quecksilber in den oberflächennahen Gewässern aufgenommen haben.

Wie die Forscher erklären, können die Ergebnisse nun dazu beitragen, die Folgen der steigenden Quecksilber-Emissionen besser zu verstehen. Wissenschaftler stützen sich dabei auf globale Modelle. Deren Verfeinerung erfordert laut Blum ein möglichst klares Verständnis der Quecksilberkreisläufe innerhalb der Ozeane und zwischen den Meeren und der Atmosphäre. „Wir essen zwar keine Fische aus Tiefseegräben. Wir müssen jedoch den Kreislauf des Quecksilbers durch den gesamten Ozean verstehen, um die zukünftigen Veränderungen im oberflächennahen Ozean modellieren zu können“, so Blum.

Das Ergebnis hat auch symbolischen Charakter, wie Co-Autor Jeffrey Drazen von der University of Hawaii abschließend hervorhebt: „Tiefseegräben werden als unberührte Ökosysteme angesehen, die von den menschlichen Aktivitäten noch verschont geblieben sind. Doch diese Annahme haben schon frühere Studien widerlegt. Es wurden Spuren von anthropogenem Blei, Kohlenstoff-14 aus Atomwaffentests und persistenten organischen Schadstoffen in Organismen gefunden, die sogar im tiefsten Teil des Ozeans leben“, so der Wissenschaftler. Die neuesten Erkenntnisse zum Quecksilber bestätigen somit nun erneut, wie die menschlichen Aktivitäten sogar die Nahrungsnetze in den entlegensten Meeresökosystemen der Erde beeinflussen.

Quelle: University of Michigan, Fachartikel: PNAS, doi: 10.1073/pnas.2012773117

 

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