Ein Fahrstuhl­lander während der Expedition SO242 mit dem Forschungsschiff SONNE am Meeresboden des DISCOL-Gebietes. Dort wurden 1989 Störungen durch den Tiefsee-Bergbau simuliert. Mit diesem Gerät können mehrere Experimente gleichzeitig am Meeres­boden abgesetzt werden. Im Vordergrund: Manganknolle im Greifarm des ROV. Foto: ROV KIEL 6000/ GEOMAR

78-mal haben Forscher 1989 während des DISCOL-Projekts eine Pflugegge über den Tiefseeboden gezogen. Mit Hilfe des autonomen Unterwasserfahrzeugs ABYSS konnten die Forscher hochauflösende Karten erstellen, auf denen diese Spuren auch nach 26 Jahren noch genau zu erkennen sind. Quelle: GEOMAR

Messgeräte an einer Pflugspur. Innerhalb und außerhalb der Pflugspuren wurden unterschiedliche biologische, chemische und ozeanographische Daten erhoben. Die Untersuchungen ergaben, dass nach 26 Jahren selbst Bakterien in den Spuren immer noch etwa 30 Prozent weniger aktiv sind als im ungestörten Meeresboden. Foto: ROV KIEL 6000/ GEOMAR

Manganknollen am Meeresboden des Pazifischen Ozeans bilden ein ganz spezielles Ökosystem mit einer sehr großen Artenvielfalt und Häufigkeit an Fauna. Forscher hatten eine bisher unbekannten Krakenart 2015 im Peru-Becken in einer Tiefe von mehr als 4.000 Metern beobachtet – ein neuer Tiefenrekord für diese Art. Foto: ROV KIEL 6000/ GEOMAR

In den untersuchten Manganknollengebieten bilden gestielte Schwämme eine wichtige Habitat­struktur. Die an den Manganknollen festsitzenden Stiele dienen als Lebensraum für andere Tiefseebewohner. Vor allem Schlangensterne, Seepocken und Ruderfußkrebse leben auf diesen bis zu ein Meter langen Strukturen. Unter anderem bieten sie auch eine wichtige Brutstätte für Tiefseekraken. ­Foto: ROV KIEL 6000/GEOMAR

Die Kraken heften ihre Eigelege an gestielte Schwämme, welche nur auf den Manganknollen wachsen. Sie brüten dann vermutlich mehrere Jahre an dem Stiel hängend ihre Eier aus und sterben anschließend. Ihre spezielle Abhängigkeit von Manganknollen als Brutstätte belegt, dass einem industriellen Abbau von Wertstoffen in der Tiefsee gründliche Untersuchungen zu den ökologischen Folgen vorausgehen müssen. Foto: AWI-OFOS Launcher team

Erste Begutachtung von Manganknollen an Bord während der Expedition SO242 mit dem Forschungsschiff SONNE. Die Manganknollen werden sowohl vermessen und gewogen als auch die auf ihnen wachsende Fauna bestimmt und gezählt. Foto: Bastian Barenbrock

ROV KIEL6000 kehrt vom Einsatz zurück. Während SO242 wurden mit dem Tauchroboter 23 Tauchgänge in mehr als 4.000 Meter Wassertiefe mit einer Gesamtzeit von über 250 Stunden durchgeführt, um gezielte Proben aus den Störungen zu nehmen und mikrobiologische Aktivitäten zu messen. Foto: Peter Linke/GEOMAR

Welche Folgen hat der Abbau metallischer Rohstoffe in der Tiefsee für das Ökosystem? Wie können die unvermeidlichen Umweltschäden möglichst gering gehalten werden? Welche Umweltstandards und Grenzwerte können definiert werden? Und wie kann die Einhaltung von Abbauregeln überwacht werden? Das am GEOMAR koordinierte internationale Projekt MiningImpact mit Forschenden aus 11 Euro­päischen Ländern zielt auf die Bewertung der langfristigen Auswirkungen und Risiken auf die Umwelt durch den Abbau von Manganknollen in der Tiefsee ab. Hierzu wurden im Jahr 2015 auf drei Expeditionen die Ökosysteme an mehrere Jahrzehnte alten Störungsspuren in der Clarion-­Clipperton-Zone (CCZ) und im DISCOL-Gebiet im Perubecken untersucht. An den Instituten entwickelte Tiefseetechnologie wurde im Jahr 2019 auf einer weiteren Expedition für die Umweltüberwachung von Tiefseebergbau-Aktivitäten getestet.

Rückblende, 1989, Projekt DISCOL (DISturbance and re-COLonisation): Deutsche Meeresforscher führen ein einzigartiges Experiment durch. Sie pflügen in einem etwa elf Quadratkilometer großen Gebiet den Meeres­boden der Tiefseeebene vor Peru um. Dabei entfernen sie Manganknollen von der Oberfläche, wirbeln Sediment auf, zerstören im kleinen Rahmen auch die Fauna – sie simulieren Tiefseebergbau. Das alles dient einem wissenschaftlichen Zweck, denn die Wissenschaftler wollen herausfinden, welche ökologischen Folgen der Manganknollen-Abbau hätte, wie lange es dauert, bis sich das Ökosystem davon erholt und wie ein möglichst umweltschonendes Management der Tiefseeressourcen möglich wäre.

26 Jahre später, im Jahr 2015, halfen modernste Technologien einem internationalen Forscherteam, die möglichen längerfristigen Folgen eines Abbaus einzuschätzen. Während der Expedition SO242 mit dem Forschungsschiff SONNE wurden genaue Karten der Pflugspuren am Meeresboden erstellt. Photos und Videos gaben den Forschern einen umfassenden und detaillierten Eindruck der Umweltschädigungen. Mit dem Tauchroboter ROV Kiel 6000 wurden gezielte Proben aus den Störungen genommen, mikrobiologische Aktivitäten gemessen und toxikologische Experimente am Meeresboden in mehr als 4.000 Meter Wassertiefe durchgeführt.

Die zentralen Ergebnisse dieser Untersuchungen kleiner Meeresboden­störungen durch das Projekt MiningImpact in bezug auf den sehr viel großflächigeren industriellen Tiefseebergbau sind, dass die Umweltschädigungen nachhaltig sein werden und alle Ökosystem-Kompartimente betreffen. Für viele Jahrzehnte bis Jahrhunderte wird die Zusammensetzung der Faunengemeinschaften verändert, Populationsdichten und Biodiversität der Fauna sowie Ökosystemfunktionen, wie Produktivität und mikrobielle Aktivität, werden stark reduziert.

Ein bislang schwierig zu kalkulierendes Risiko stellt die Ausbreitung der aufgewirbelten Sedimentwolken und der daraus folgenden zusätzlich geschädigten Meeresbodenfläche dar. Im Frühjahr 2019 hat MiningImpact daher umfangreiche Tests von Sensoren und Methodiken zur Umweltüberwachung in den Lizenzgebieten der CCZ durchgeführt.

Aufgrund der nachhaltigen Zerstörung des Tiefsee-Ökosystems in den Abbaugebieten und seiner Umgebung müssen die internationalen Regularien der ISA daher neben Strategien für ein umfassendes Umweltmonitoring auch Konzepte zum Umweltmanagement und adaptiver Raumplanung enthalten. Dies stellt eine große Herausforderung dar, weil die Tiefsee und insbesondere die Manganknollenhabitate hoch divers und variabel sind und dabei die Verbindung von Individuen innerhalb einer Art über große Distanzen bisher nicht verstanden ist. Das Projekt MiningImpact erarbeitet hierfür Lösungsvorschläge.