Max M. Tilzer, Universität Konstanz: Belastung und Übernutzung der Ozeane Lehrerfortbildung...

Max M. Tilzer, Universität Konstanz:

Belastung und Übernutzung der Ozeane

Lehrerfortbildung Markdorf, 12. Dezember 2002

Gliederung des Vortrags1.Einleitung• Die Bedeutung des Ozeans für die globale

Umwelt• Die Bedeutung des Ozeans für den Menschen2.Die Belastung des Ozeans• Bedrohung von Küstenökosystemen• Bedrohung durch Tankerunfälle• Abfallbelastung des Meeresbodens• Einschleppung fremder Arten3.Die Übernutzung des Ozeans• Überfischung• Walfang• Tiefsee-Bergbau4. Internationaler Schutz der Meere

Die Bedeutung des Ozeans für die globale Umwelt

Die Bedeutung des Ozeans für die globale Umwelt

• Größter Naturraum der Erde (71 % der Erdoberfläche, 3.800 m tief)

• Wichtigstes Reservoir des globalen Wasserkreislaufs (94,2 % allen Wassers)

• Große Bedeutung für die Steuerung des globalen und regionalen Klimas

• Wichtigster Speicher von Stoffen für globale biogeochemische Kreisläufe (C, N, S)

• Lebensraum für die meisten Stämme des Pflanzen- und Tierreiches

Die Bedeutung des Ozeans für den Menschen

Die Bedeutung des Ozeans für den Menschen

• Küstenregionen sind Lebensraum für

39 % der Weltbevölkerung, Tendenz steigend• Wichtigster Transportweg (Küsten- und

Hochseeschifffahrt)• Wichtige Rohstoffquelle für die Zukunft (Erdöl,

Gashydrate, Manganknollen, marine Naturstoffe für pharmazeutische Industrie)

• Wichtige Nahrungsquelle

Die Belastung des Ozeans

Primärursachen für die steigende Umweltbelastung des Ozeans

• Wachstum der Weltbevölkerung (1,33 % pro Jahr)

• Zunahme des Pro- Kopf-Ressourcen-verbrauchs (Steigerungsrate des weltweiten Verbrauchs ca. 4 % pro Jahr)

• Zunahme der weltweiten Stoffströme durch Globalisierung des Welthandels

• Globaler Klimawandel

Formen der Beeinträchtigung oder Zerstörung mariner Ökosysteme

• Degradation: Beeinträchtigung von Ökosystemfunktionen durch Schadstoffe (Verschmutzung) oder Überdüngung (Eutrophierung)

• Konversion: Gezielte Beseitigung durch Baumaßnahmen für menschliche Nutzungen (Industrialisierung, Urbanisierung, Aquakultur)

• Übernutzung lebender Ressourcen (nicht nachhaltige Fischerei, Entnahme von sensiblen Organismen für andere Nutzungen)

• Einführung fremder Arten: Verdrängung einheimischer Arten (Hauptursache: Lenzen von Ballastwasser)

Bedrohung von Küstenökosystemen

Natürliche und veränderte Landflächen

im Küstenstreifen von 100 km Breite

Die Gesamtlänge der Meeresküsten beträgt ca. 1,6 Mio. km

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe

• Chemische Kontamination (Küstenverschmutzung)

• Eutrophierung und Algen-Massen-entwicklungen

• Ökosystem-Zerstörung • Anstieg des Meeresspiegels

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe

• Chemische Kontamination (Küstenverschmutzung)

• Eutrophierung und Algen-Massen-entwicklungen

• Ökosystem-Zerstörung • Anstieg des Meeresspiegels

Küstenerosion I

Auslöser SturmflutenErhöhtes Erosionsrisiko durchAnstieg des MeeresspiegelsZerstörung von Küsten-Ökosystemen (vor allem in Mangroven)

Küstenerosion II

Auslöser Änderung des Zufluss-Regimes

Nildelta

Erosion von Deltasbei

Ausbleiben der Sedimentfracht

Ablagerung von Schwebstoffen

Ursachen:Umlagerung von SedimentenSedimentfracht von FlüssenBaumaßnahmen

Auswirkungen:Zerstörung von FlachwasserökosystemenZerstörung von Infrastrukturen

(z. B. Hafenbecken)

Verschlammtes Hafenbecken in Monterey, Califoirnien

Ulithi Atoll Micronesien

Küstenerosion und Sedimentablagerung

führen zum Verlust wichtigerLebens- und Wirtschaftsräume

Erhöhtes Schadenspotentialdurch

Verdichtung der Bevölkerungund Intensivierung der Nutzung

(Erhöhung der Vulnerabilität)

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe

• Chemische Kontamination (Küstenverschmutzung)

• Eutrophierung und Algen-Massen-entwicklungen

• Ökosystem-Zerstörung • Anstieg des Meeresspiegels

KüstenverschmutzungDeponie von Müll

Einleitung schädlicher Chemikalien (Pesticide, Schwermetalle, organische Abfälle)Kontamination durch pathogene Keime

Folgen: Krankheiten, Fisch-Kills

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe

• Chemische Kontamination (Küstenverschmutzung)

• Eutrophierung und Algen-Massen-entwicklungen

• Ökosystem-Zerstörung• Anstieg des Meeresspiegels

Küsten-Eutrophierung

Die wichtigste Folge derEutrophierung (Überdüngung)von Meeresküsten sind Algen-Massenentwicklungen(Red Tides), die zur Ausscheidungvon toxischen Substanzen führen,und in der Folge Fisch-Sterben und Vergiftung von Menschen durch den Verzehr von Meeresfrüchten (z.B.Muscheln) und Fischen

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe• Chemische Kontamination

(Küstenverschmutzung) • Eutrophierung und Algen-Massen-

entwicklungen• Ökosystem-Zerstörung (Konversion und

Degradation)• Anstieg des Meeresspiegels

Ökosystem-Konversion I

Baumaßnahmen (Urbanisierung, Industrialisierung)

Weltweit wurden für die Urbanisierung sowie für landwirtschaftliche Nutzungen 19 % der Küstenareale konvertiert

Ökosystem-Konversion IIZerstörung von tropischen Ökosystemen für die Aquakultur

Betroffen: Vor allem Mangroven

Bisher wurden bereits ca. 50% allerMangroven zerstört

Hauptgrund für ihre Zerstörung: Intensive Shrimp-Aquakultur

Mangroven sind artenreiche undhoch produktive tropische Küsten-Ökosysteme. Gesamt-Flächenausdehnung: 181.400 km2

Bedrohung von Korallenriffen

Geographische Verbreitung von Korallenriffen

Korallenriffe sind auf tropische Meere (Temperaturen über 20° C) beschränkt

Korallenriffe gehören zu den artenreichsten Lebensgemeinschaften der Erde

Bedrohungen von Korallenriffen I

Quelle: WBGU, 1999

Weltweite Gefährdung:Stark gefährdet: 27 %, gefährdet: 31 %, wenig gefährdet: 42 %

In Südostasien ist die Gefährdung von Korallenriffen am größten

Bedrohungen von Korallenriffen II Gefährdungspotentiale:

• Ökosystem-Konversion: Baumaßnahmen Übernutzung: Entfernung von Schüsselarten des Riff-

Ökosystems) Illegale Fischereipraktiken: Dynamit- und

Cyanidfischerei Landseitige Einflüsse: Sedimentablagerungen und

Eutrophierung in küstennahen Flachwasserbereichen (Abwasser und Küstenerosion)

Seeseitige Einflüsse: Ölunfälle, Lenzen ölhaltigen Ballastwassers durch Schiffe

Tourismus: Mechanische Beeinträchtigung durch Taucher, Süß- und Abwassereinfluss von Hotelanlagen

Klimawandel: Ausbleichen von Korallenriffen

Cyanidfischerei

In Südostasien werden gefährdete Fischarten mittels Cyanid vergiftet und danach gefangen

Die Lippen des Napoleonfischs werden auf der Speisekarte vornehmer Restaurants von Hong Kong um U.S.$ 300 angeboten

Ausbleichen von Korallenriffen

Hotspots des Korallenausbleichens

Gesundes Riff Ausgeblichene Goniopora sp.

Ursachen für das Ausbleichen von Korallen:•Klimawandel (Erwärmung, erhöhte UV-B – Belastung)

•Eutrophierung: Bedeckung mit Algen•Pathogene Keime und Protozoen•Xenobiotica (Fremdstoffe, z.B. Cu)•Sediment-Belastung•Süßwassereinstrom

Bedrohung von Küstenökosystemen

• Bedrohung durch physikalische Eingriffe

• Chemische Kontamination (Küstenverschmutzung)

• Eutrophierung und Algen-Massen-entwicklungen

• Ökosystem-Zerstörung• Anstieg des Meeresspiegels

Anstieg des

Meeres-Spiegels

Seit 1920 ist der Meeresspiegel um 3 cm pro Dekade angestiegen

Quelle: IPCC

Quelle: IPCC

Zukunftsprognosen für das Jahr 2100 schwanken zwischen 20 und 95 cm

Ausmaß des bisherigen und des erwarteten Anstiegs des Meeresspiegels

Ursachen für den Anstieg des Meeresspiegels

Abschmelzen der Poleiskappen(maximal 86 m bei völligem Verschwinden)

Wärmeausdehnung des Meerwassers(2 m pro °C globaler Erwärmung)

Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs

• Verlust von Landflächen durch Überflutung

• Erhöhtes Risiko von Sturmfluten

• Erhöhte Küstenerosion

• Versalzung von küstennahem Grundwasser

• Zerstörung von Küsten-Ökosystemen

Überflutung küstennaherniedrig gelegener Landflächen

Quelle: FAO, http://www.fao.org/sd/EIdirect/EIre0045.htm

Betroffen von Anstieg um 95 cm wären im Jahre 2100:

China (72 Mio) Bangladesh (71 Mio).Zwischen 0,3% (Venezuela) and 100% (Kiribati und Marshall islands)

(Zahlenangaben basierend auf Bevölkerungszahlen von 1996)

Erhöhtes Risiko von Sturmfluten

Bedrohung durch Tankerunfälle

Tankerunfälle in den vergangenen 30 Jahren

Statistik großer Ölunfälle 1970-2000

Quelle: International Tanker Owners Pollution Federation (ITOPF), http://www.itopf.com/stats.html

Tankerunfälle haben in den letzten 30 Jahren deutlich abgenommen

„Prestige“, Galicia, 19. November 2002

Die Prestige sank mit 70.000 Tonnen Öl an Bord. Der Gesamt-Schaden könnte jenen durch Exxon Valdez übersteigen

Ursachen für Tankerunfälle

Auftreten von Tankerunfällen mit Ölaustritten von über 700 Tonnen, 1974-2000

Quelle: International Tanker Owners Pollution Federation (ITOPF),http://www.itopf.com/stats.html

Folgen von Tankerunfällen

EXXON-Valdes, März 1989: Getötet: 3.500-5.500 Seeottern, zw. 300.000 und 675 SeevögelQuelle: Greenpeace USA

Doppelhüllenschiffezur Verhütung von Tankerunfällen

Nicht alle Tankerunfälle können durch Doppelhüllenschiffe verhütet werden

Maßnahmen zur Beseitigung der Schäden durch Tankerunfälle I

Einsaugen von ausgetretenem Öl („Skimmer“)

Containment (Verhindern weitererAusbreitung des Öls)

Maßnahmen zur Beseitigung der Schäden durch Tankerunfälle II

Säubern betroffener Küstenbereiche

Abfallbelastung des Meeresbodens

Fallbeispiel I: Radioaktive Belastung des Arktischen Ozeans

Quellen radioaktiver Belastung des Ozeans:

Unfälle von Atom-Unterseebooten (Kursk, August 2000)Zufuhr radioaktiven Materials aus den Zubringern

Fallbeispiel II: Radioaktive Belastung aus Sellafield

Die Ausbreitung radioaktiver Kontamination im Meer ist weiträumig und langfristig

Einschleppung fremder Arten

Einschleppung fremder Arten

Bisher wurden bereits 3.000 nichtheimische Arten

in aquatische Lebensräume eingeschleppt. Die Hälfte davon ist dauerhaft

in ihren neuen Lebensräumen etabliert.

Die Einschleppung erfolgt entweder gezielt (Nutzorganismen)

oder ungewollt (z.B. im Ballastwasser)

Folgen der Einschleppung fremder Arten

• Weltweite Homogenisierung von Ökosystemen

• Ausbreitung pathogener Organismen• Veränderung der Nahrungsnetzstruktur

(Räuber- Beutebeziehungen)• Verdrängung heimischer Arten durch

Konkurrenz• Unvorhersehbare Wechselwirkungen

zwischen eingeschleppten Arten

Gezielte Einschleppung nichtheimischer Arten für die Aquakultur

Gezielte Einführung von Nutztierarten für die Aquakultur

• 38 % aller nichtheimischen aquatischen Arten werden durch die Aquakultur eingeschleppt

• Wichtige eingeführte Organismen: Lachs, Garnelen. Austern und andere Muscheln

Gemeinsam mit Austern wurden auch Austernparasiten eingeführt.

Ungewollte Einschleppung fremder Arten über das Ballastwasser von Hochseeschiffen

• Lenzwassermengen: Jährlich werden weltweit ca. 10 Mrd. t Ballastwasser gelenzt, dadurch Verschleppung von 3.000 – 4.000 Arten

• Eingeschleppte Organismen: Krankheitserreger, Parasiten, Toxische Algen), Aufwuchsalgen, Phyto- und Zooplankton

• Maßnahmen zur Verhinderung der Einschleppung: - Regulierung des Lenzvorgangs zur Verringerung des Überlebens

von Ballastwasserorganismen gemäß Empfehlung der International Maritime Organization (IMO): Minimierung des Lenzvorganges und Lenzen auf hoher See.

- Biocide: Oxidierende Agentien (z.B. Chlor, Ozon), Glutaraldehyd,

Pestizide

- Erhitzung des Ballastwassers

- Filtration des Ballastwassers

Seegras Caulerpa taxifolia

Einschleppung: Wahrscheinlich aus marinen Aquarien (Ozeanographisches Museum Monaco?)Folgen: -Rapide Ausbreitung (Verdrängung anderer Wasserpflanzen)-Ausscheidung toxischer Substanzen

Die Übernutzung des Weltozeans

Überfischung des Welt-Ozeans

Seit 1987 gehen die Hochsee-Fischerträge zurück

50 % der Nutzfischbestände sind voll ausgeschöpft15 % der Fischbestände sind überfischt

Nur etwa 12 % unserer Nahrung werden aus dem Wasser gewonnenEtwa 20 % unseres Proteinbedarfs werden aus dem Wasser gedeckt

Hochsee-Fischerei

Etwa 30 % der Gesamt-Anlandungen

entfallen auf den nicht nutzbaren Beifang

Vom Beifang sind auch vom Aussterben bedrohte Arten betroffen

Walfang

Quelle: Lalli & Parsons, 1997

Bartenwale

Zahnwale

Abnahme der Walpopulationsgrößen

Quelle: Lalli & Parsons, 1997

Vor allem die Bartenwale waren vom Walfang betroffen

Tiefsee-Bergbau

Erze aus der Tiefsee•Metallhaltige Oxide:

-Manganknollen: 24 % Mn, 14 % Fe, 1 % Cu, 1 % Ni, 0.25 % Co -Cobaltrusten: 2.5 % Co

•Polymetallische Sulfidlager: (100 Lagerstätten im Pazifik, 2 Atlantik, 1 im Mittelmeer, Rotes Meer) Enthalten 29 % Fe, 1.5 % Zn, 0.8 % Cu, 0.1 % Pb, sowie Ag, Au

Derzeit werden marine Erzlagerstätten noch nicht abgebaut.

Bewertung der wirtschaftlichen Bedeutung für die Zukunft

Haupthindernisse für Tiefseebergbau sind rechtliche und politische Aspekte (Internationales Seerecht, Ausschließliche Wirtschaftszonen)

Methanhydrate: Lösung der Energiekrise ?

Gashydrate sind Einschlussverbindungen(Clathrate) in Wasser. Sie besitzen eine eisartige Struktur

1 m3 Hydrate entsprechen 170 m3 Methan unter Standardbedingungen

Entstehung von Gashydraten bei hohen hydrostatischen Drucken und tiefen Temperaturen

Vorkommen am Tiefseeboden als Ergebnisdes Austretens von Methan aus dem Erdinnern(Cold Seeps).

Die geschätzten Gesamtvorkommen anGashydraten sind mit 10.000 Gt C doppeltso hoch wie jene sämtlicher fossiler Kohlen-wasserstoffe (5.000 Gt C)

Relative Anteile der globalen

Organischen Kohlenstoffpools

Länderübergreifender Schutz der Meere

Problematik des internationalen Meeresumweltschutzes

• Teilung der Verantwortlichkeit in Hoheitsgewässer (nationale Souveränität) und internationale Gewässer (Hochsee) erschwert Koordination des Meeres-umweltschutzes

• Gefährdung von Küstengewässern (nationale Hoheitszonen) fällt in nationale Souveränitäten, kann sich auf internationale Gewässer auswirken

• Schutz und Nutzung internationaler Gewässer kann nur durch internationale Abkommen geregelt werden

• Kosten für den Schutz der Hochsee können nur international getragen werden

• Wegen des Potentials der küstenseitigen Gefährdung internationaler Gewässer muss auch der Schutz von Küstengewässern international geregelt werden

Problem 1:Die Umweltbelastung der Meere

• 80 % der Meeresverschmutzung erfolgt durch landseitige Einleitungen mit regionalen und globalen Folgen

• Bedrohung der Ozeane erfolgt grenzüberschreitend (Hochsee-schifffahrt, Luftverschmutzung, Klimawandel)

Politische Lösungswege

• MARPOL: Internationale Umweltvorschriften für die Hochseeschifffahrt (1973)

• Abkommen zur Abfallentsorgung in die Tiefsee (1972)

• Abkommen zum Tiefsee-Bergbau (noch nicht erfolgt)

• Internationale Abkommen zum Schutz der Küstenregionen unbedingt erforderlich

International Maritime Organisation

Problem 2:Die Übernutzung der Meere

• Eine weitere Steigerung der Fischereierträge ist nicht mehr möglich

• Hauptgrund der Übernutzung der Fischbestände ist die Überkapazität der Fischfangflotten

• Durch Aquakultur kann nur eine geringfügige Steigerung der Lebensmittelproduktion aus dem Wasser erzielt werden. Dabei entstehen zwei Probleme:

- Extensive Aquakultur führt wegen ihres großen Flächenbedarfs zu großräumiger Zerstörung von Küstenökosystemen

- Intensive Aquakultur führt wegen der Düngung und des Einsatzes von Hormonen und Pestiziden zu einer erheblichen Belastung der Umwelt im küstennahen Bereich

Politische Lösungswege

• Verbindliche internationale Festlegung nachhaltiger Fischfangquoten (ICES)

• Abbau nationaler und EU-weiter Subventionen für Fischfangflotten

• Moratorium des Walfangs • Implementierung wirkungsvoller Strategien zur

Vermeidung der Einschleppung exotischer Arten (vor allem durch Ballastwasser)

International Maritime OrganisationBiodiversitätskonvention

Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit!