The research centre 'Ocean Margins' at the University of Bremen was established in July 2001 to geoscientifically investigate the transitional zones between the oceans and the continents. The work of the research centre is a cooperative effort, with expertise provided by the geosciences department and other departments of the university, as well as by MARUM (Center for Marine Environmental Sciences), the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, the Max Planck Institute for Marine Microbiology, the Center for Marine Tropical Ecology, and the Senckenberg Research Institute in Wilhelmshaven. Funded by the DFG, the studies focus on four main research fields: Paleoenvironment, Biogeochemical processes, Sedimentation Processes, and Environmental Impact Research. The term 'Ocean Margin' encompasses the region from the coast, across the shelf and continental slope, to the foot of the slope. Over 60 percent of the world's population live in coastal regions. These people have a long history of exploitation of coastal waters, including the recovery of raw materials and food. Human activity has recently been expanding ever farther out into the ocean, where the ocean margins have become more attractive as centers for hydrocarbon exploration, industrial fishing, and other purposes. The research themes of the centre range from environmental changes in the Tertiary to the impact of recent coastal construction, and from microbial degradation in the sediment to large-scale sediment mass wasting along continental margins. New full professorships and junior professorships have been established within the framework of this research centre. In addition to the primary research activities, a research infrastructure will be made available to outside researchers. Graduate education and the public understanding of science also play an important role. In the course of the first two rounds of the Excellence Initiative, the Research Centre was promoted to that status of a cluster of excellence, which has increased the amount of funding it receives up to the average amount of 6.5 million per annum received by clusters of excellence.
Dieser Bericht ist ein Ergebnis des Forschungs- und Entwicklungsprojektes "Ökologische Leitplanken für den Tiefseebergbau", Oktober 2015 bis Dezember 2017, in Auftrag gegeben durch das Umweltbundesamt, UBA. Aufgrund des in den letzten Jahren wiedererwachten Interesses für einen Abbau von Rohstoffen in der Tiefsee, und Anstrengungen, den notwendigen Rechtsrahmen in nationalen und internationalen Gewässern zu schaffen, wird jetzt dringend auch ein Konzept für den effektiven Schutz der Meeresumwelt vor den Folgen des Rohstoffabbaus erforderlich. Im sogenannten "Gebiet", dem Meeresboden jenseits nationaler Grenzen, hat die Internationale Meeresbodenbehörde, ISA, die Aufgabe, den Meeresboden und seine Rohstoffe im Namen von und zum Vorteil der gesamten Menschheit ('for the benefit of mankind as a whole') zu verwalten. Dazu gehört der Erlass von Regeln, Bestimmungen und Verfahren, welche die Auswirkungen der mit der Erkundung und dem Abbau von Rohstoffen im Gebiet zusammenhängenden Tätigkeiten in einem Rahmen hält, welcher die Vorgaben für den "effektiven Schutz der Meeresumwelt vor den Folgen der Tätigkeiten", wie im internationalen Seerecht gefordert, einhält. Der vorliegende Text zeigt Möglichkeiten auf, wie die ISA mit dem Instrumentarium des modernen vorsorgenden und präventiven Umweltmanagements die regulatorische Kontrolle über die Umweltbelastungen durch Tätigkeiten im Gebiet ausüben kann. Angesichts der großen Wissenslücken über die potentiell betroffenen Tiefseeökosysteme und die möglicherweise eingesetzte Technik scheint es allerdings zur Zeit unmöglich, auch mit den besten Verfahren den Grad der zu erwartenden Umweltschäden einzuschätzen. Daher ist schon der Weg das Ziel, indem die ISA sich als moderne, umweltbewusste Organisation präsentiert, welche den Vorsorgeansatz und internationale Verpflichtungen zum Schutz der Meeresumwelt und zur nachhaltigen Entwicklung ernst nimmt und ihr Mandat unter Einbeziehung der derzeitigen und voraussichtlich zukünftigen Veränderungen der Meeresökosysteme bis in die Tiefsee ausübt. Quelle: Forschungsbericht
In dem Vorhaben geht es im Rahmen des JPI-O-Action Plans Eco-Mining um eine Untersuchung und Evaluierung der möglichen Folgen eines zukünftigen Meeresbergbaus in der Tiefsee auf den Schwermetallhaushalt an der Sediment-Wasser-Grenzfläche. Es soll die Frage geklärt werden, in wieweit in Abhängigkeit vom Sedimenttyp, den hydrophysikalischen Bedingungen in der Wassersäule und der Art und Intensität der Störung mit einer Freisetzung von möglichen toxischen Metallgehalten zu rechnen ist bzw. wie diese vermieden werden können. Dazu ist es notwendig, die Prozesse der Spurenmetalle im Sediment, an der Grenzfläche zum Bodenwasser und in der unteren Wassersäule zu verstehen. Vor diesem Hintergrund sollen im redox-stratifizierten Sediment des Peru-Beckens und im oxischen Sediment der Clarion-Clipperton-Zone Sedimentkerne und Wasserproben auf ihre allgemeine Geochemie und auf Spurenmetalle und ihre Freisetzungs- und Bindungsprozesse hin untersucht werden. Auch kleinskalige Störexperimente mit Beprobungszeitreihen sind in Kooperation mit den JPI-O-Partnern vorgesehen.
Die kurzfristig angestrebten Ergebnisse umfassen die Organisation von zwei gemeinsamen Workshops zum Austausch von Expertenwissen und Projektplanung, sowie die Erstellung von Berichten und Fachartikeln. In Zusammenarbeit soll eine Roadmap erstellt werden, die Konzepte für die Beurteilungen der Umweltauswirkungen von Tiefseebergbau skizziert. Zusätzlich wird ein Review-Artikel verfasst, welcher die Auswirkungen von Tiefseebergbau der unterschiedlichen mineralischen Rohstoffe und Habitate zusammenfassen soll. Die langfristig erwartete Ergebnisse des beantragten Projektes sind die Einführungen zahlreicher kooperativen deutsch-neuseeländischen Projekte: (1) Untersuchungen der Manganknollengebiete innerhalb der neuseeländischen EEZ zur Grundlagenforschung von Biologie und Umwelt, (2) Exploration der kobaltreichen Krusten an Seebergen innerhalb der neuseeländischen EEZ, (3) Untersuchungen zu Veränderungen der Ökosysteme an Massiv-Sulfiden und kobaltreichen Krusten nach experimentellen Störungen, und (4) Förderung von Nachwuchswissenschaftlern durch die Erschaffung von Doktorandenstipendien mit dem Schwerpunkt Tiefseebergbau. Das Projekt wird über einen 24-monatigen Zeitraum stattfinden (06/ 2015 -05 /2017). Zwei gemeinsame Workshops in Neuseeland und Deutschland sind geplant (durch NIWA und SGN organisiert und koordiniert). Ein 5-tägiger Workshop ist im September 2015 am NIWA in Wellington geplant.
Die BRD und Neuseeland verbindet ein starkes wirtschaftliches Interesse an der Förderung von metallhaltigen Rohstoffen aus der Tiefsee. Der Abbau birgt neben technischen Herausforderungen jedoch das Risiko, irreversible Schäden an der Umwelt zu verursachen. Beide Länder weisen eine hohe Kompetenz im Bereich der Tiefseeforschung in Verbindung mit einem potentiellen Rohstoff-Abbau auf: die BRD im Bereich der Manganknollenexploration im Pazifik, Neuseeland auf dem Gebiet der Mangankrusten und Sulfidablagerungen in der eigenen Exklusiven Wirtschaftungszone (AWZ). Die unterschiedlichen Erfahrungswerte beider Nationen bieten die einmalige Gelegenheit, biologische und geologische Kapazitäten im Hinblick auf Lagerstätten- und Ökosystemtypen (speziell Manganknollen und Sulfide) zu ergänzen, sowie fachspezifisches und technologisches Know-how auszutauschen. Ziel dieses Projektes ist es, eine langfristige Kooperation zwischen deutschen und neuseeländischen Forschungseinrichtungen sowie Industrie- und Regierungspartnern zu initiieren, um gemeinsame, lösungsorientierte Projekte in Bezug auf die ökologischen und ökonomischen Konsequenzen von Tiefseebergbau zu entwickeln. In einer 2-jährigen Planungsphase sollen zwei Workshops der Partnerländer stattfinden.
Die bestimmenden Faktoren für die Verteilung einzelner wirbelloser Arten und die Zusammensetzung der Faunengemeinschaften der Küstengewässer der Ostsee sind Salzgehalt, Wassertiefe und die Form des Untergrundes. Dabei hängen Salzgehalt und Wassertiefe eng zusammen. Eine sogenannte Sprungschicht, die sich in etwa bei 15 m Wassertiefe in den offenen Küstengewässern befindet, trennt eine obere Wasserschicht mit niedrigerem Salzgehalt und höherer Temperatur von einer tieferen Wasserschicht mit höherem Salzgehalt und niedrigerer Temperatur. Die Artenvielfalt ist höher in den salzreicheren, tiefer liegenden Meeresböden. Der überwiegende Teil der Küstengewässer liegt oberhalb der saisonalen Sprungschicht. Neben dem vertikalen gibt es auch einen horizontalen Salzgehaltsgradienten mit ca. 18-20 psu im westlichen und ca. 6-8 psu im östlichen Teil der Außenküste. Auch am Übergang zwischen den inneren und äußeren Küstengewässern ergibt sich ein Salzgehaltsgradient. In den innersten Bereichen mancher Ästuare und Bodden herrschen nahezu Süßwasserverhältnisse, wodurch Faunenelemente wie Insekten(larven), Oligochaeten (Wenigborster) oder Schnecken zum Artenspektrum hinzutreten. Innerhalb dieser Salzgehaltsgradienten ergibt sich ein Artenminimum, das bei einem Salzgehalt zwischen 5 und 8 psu liegt. Veränderungen von Faunengemeinschaften durch anthropogene Beeinflussung sind seit Jahrzehnten für die Ostsee gut dokumentiert. Die Eutrophierung in Form erhöhter Nährstoffzufuhr erhöht die planktische Primärproduktion in einem Maße dass nur noch ein Bruchteil in den Nahrungsnetzen des freien Wassers oder der benthischen Nahrungskette umgesetzt wird. Dies führt zu einer erhöhten Menge an abgestorbenem Plankton, das am Meeresboden akkumuliert. Bakterielle Abbauprozesse dieses Materials führen zu einer stärkeren Sauerstoffzehrung. Besonders die Epifauna ist empfindlich gegenüber Sauerstoffarmut, aber auch die Infauna kann längere Phasen der Sauerstoffarmut nicht überleben. Zugleich wird die natürliche Sukzession der Faunengemeinschaften verändert. Vor allem empfindliche Arten und k-Strategen (Arten, die eine langsame Entwicklung und einen langen Lebenszyklus haben) werden zurückgedrängt, während kurzlebige und anpassungsfähige Opportunisten-Arten profitieren. Die Gemeinschaft verschiebt sich von größeren Arten und Suspensionsfressern hin zu kleineren, näher an der Sedimentoberfläche lebenden Depositfressern. Aber auch physikalische Störungen des Meeresbodens wie die Bodenschleppnetzfischerei, Bergbau, Verklappungen oder Baumaßnahmen für Offshore-Windkraftanlagen und Küstenschutz verändern die Lebensgemeinschaften am Boden in ähnlicher Weise. Zur Bewertung der benthischen wibellosen Fauna steht das Bewertungsverfahren MarBIT ( Mar ine B iotic I ndex T ool) zur Verfügung. Es bewertet die Faunenelemente der Weich- und Hartböden sowie der Vegetationsbestände (Phytal) aller Küstengewässertypen der Ostsee.
Kurz vor dem Ende seiner Amtszeit hat US-Präsident George W. Bush ein Gebiet von rund 500.000 Quadratkilometern im Südpazifik zum Naturschutzgebiet erklärt. Das derzeit weltweit größte Meeresschutzgebiet umfasst drei neue Reservate: das Marianas Trench Marine National Monument, das Pacific Remote Islands Marine National Monument und das Rose Atoll Marine National Monument. Künftig wird der Meeresbergbau und die gewerbliche Fischerei nur eingeschränkt in den Gebieten erlaubt sein.
The research centre 'Ocean Margins' at the University of Bremen was established in July 2001 to geoscientifically investigate the transitional zones between the oceans and the continents. The work of the research centre is a cooperative effort, with expertise provided by the geosciences department and other departments of the university, as well as by MARUM (Center for Marine Environmental Sciences), the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, the Max Planck Institute for Marine Microbiology, the Center for Marine Tropical Ecology, and the Senckenberg Research Institute in Wilhelmshaven. Funded by the DFG, the studies focus on four main research fields: Paleoenvironment, Biogeochemical processes, Sedimentation Processes, and Environmental Impact Research. The term 'Ocean Margin' encompasses the region from the coast, across the shelf and continental slope, to the foot of the slope. Over 60 percent of the world's population live in coastal regions. These people have a long history of exploitation of coastal waters, including the recovery of raw materials and food. Human activity has recently been expanding ever farther out into the ocean, where the ocean margins have become more attractive as centers for hydrocarbon exploration, industrial fishing, and other purposes. The research themes of the centre range from environmental changes in the Tertiary to the impact of recent coastal construction, and from microbial degradation in the sediment to large-scale sediment mass wasting along continental margins. New full professorships and junior professorships have been established within the framework of this research centre. In addition to the primary research activities, a research infrastructure will be made available to outside researchers. Graduate education and the public understanding of science also play an important role. In the course of the first two rounds of the Excellence Initiative, the Research Centre was promoted to that status of a cluster of excellence, which has increased the amount of funding it receives up to the average amount of 6.5 million per annum received by clusters of excellence.
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