Der Lebens- und Wirtschaftsraum Weltmeer

Gliederung

1. Vorwort mit Begriffsklärung

2. Naturräumliche Gliederung des Weltmeeres
2.1. Verhältnis des Weltmeeres im Bezug auf die gesamte Erde
2.2. Aufgliederung des Weltmeeres
2.3. Submarines Relief

3. Bewegungsvorgänge im Weltmeer
3.1. Die Wellen
3.2. Die Gezeiten
3.3. Die Meeresströmungen

4. Eigenschaften des Meerwassers
4.1. Der Stoffgehalt
4.2. Die Temperatur
4.3. Die Dichte

5. Nutzung des Weltmeeres durch die Menschen
5.1. Das Meer als Nahrungsressource
5.2. Das Meer als Rohstoffressource
5.3. Das Meer als Energieressource
5.4. Das Meer als Verkehrsraum
5.5. Nutzung des Meeres und Folgen am Beispiel der Nordsee
5.5.1. Vom Naturparadies zum Industriestandort
5.5.2. Krisengebiet Nordsee
5.5.3. Nutzung der Nordsee durch Schiffsverkehr
5.5.4. Verheerende Folgen für die Umwelt
5.5.5. Belastung durch Schadstoffe und Überfischung

6. Bedeutung des Weltmeeres für Organismen
6.1. Das Leben im Meer
6.1.1. Der Lebensraum Meer
6.1.2. Das Leben im Pelagial
6.1.3. Das Leben am Meeresgrund
6.2. Belastung und Schutz

7. Bedeutung des Weltmeeres für das Klima
7.1. Klimafaktor Meer allgemein
7.2. Klimabesonderheit El Niño
7.3. Der Wasserkreislauf

8. Quellen
8.1. Verwendete Literatur
8.2. Quellennachweise

1. Vorwort mit Begriffsklärung

2. Naturräumliche Gliederung des Weltmeeres

2.1 Verhältnis des Weltmeeres im Bezug auf die gesamte Erde

Unsere Erde wird oftmals als ,,Blauer Planet" bezeichnet. Aber warum ist das so? Das liegt daran, dass die Erdoberfläche zu über zwei Drittel von Wasser bedeckt ist. Das entspricht einer Fläche, die 36mal so groß wie Europa ist. Nahezu drei Viertel werden vom Wasser an der Erdoberfläche eingenommen, wenn man die Fläche des Gletschereises und die der Binnenseen hinzurechnet.

Auf 1 km² Festland entfallen 2,4 km² Wasserfläche. Selbst die Erdhalbkugel mit der größten Festlandmasse ist noch zu 51% von Wasser bedeckt.

Diese gesamte Wassermenge hat ein Volumen von 1,35 Mrd. km³. Das entspricht etwa 1/800 des Gesamtvolumens der Erde. Dieses würde ausreichen, um eine Kugel von der Größe der Erde mit einer 2650 m tiefen geschlossenen Wasserschicht zu überziehen. Die wahre Durchschnittstiefe des Weltmeeres beträgt aber 3720 m.

Ohne Frage: Unser Planet, die Erde, wird an der Erdoberfläche vom Wasser beherrscht.

Tabelle 1:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1:

Anteile von Ozeanen und Festländern an der Oberfläche der Erde

2.2 Aufgliederung des Weltmeeres

Form und Verteilung der Kontinente, vor allem ihre bevorzugte Nord-Süd-Erstreckung, bedingen eine Aufgliederung des Weltmeeres in die drei Ozeane Pazifischer, Atlantischer und Indischer Ozean, auch kurz als Pazifik, Atlantik und Indik bezeichnet. Der im Nordpolargebiet gelegene, nahezu vollständig von Festlandsmassen umschlossene Teil des Weltmeeres wird heute meist als vierter und kleinster Ozean abgetrennt. Das Gebiet dieses Arktischen Ozeans oder Arktis galt früher als Teil des Atlantiks.

Wo Verbindungen zwischen den Ozeanen bestehen, erfolgt die Grenzziehung nach Übereinkunft. Hierüber gibt es in einigen Fällen unterschiedliche Auffassungen, was zu abweichenden Angaben über die Größe der Ozeane und Meere führen kann.

Abbildung 2: Grenzen der Ozeane

Als Nebenmeere werden die Teile des Weltmeeres bezeichnet, die durch Inseln und Halbinseln mehr oder weniger deutlich vom offenen Ozean abgetrennt sind. Nebenmeere, die zwischen zwei Kontinenten liegen, gelten als interkontinentale Mittelmeere, auch wenn sie nicht so deutlich abgrenzbar sind wie das Europäische Mittelmeer. Zu den inmitten eines Kontinents liegenden intrakontinentalen Mittelmeeren können die Ostsee und das Rote Meer gerechnet werden.

Alle übrigen Nebenmeere werden auf Grund ihrer Lage als Randmeere bezeichnet, wozu jedoch recht unterschiedliche Typen gehören. Besonders charakteristisch sind die durch bogenförmige Inselketten abgegrenzten Randmeere an der Nord - und Westseite des Pazifiks.

Tabelle 2: Fläche, Inhalt, mittlere und größte Tiefe der Ozeane und Nebenmeere

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Submarines Relief

Zum submarinen Relief gehören jene Oberflächenformen, die sich unterhalb des Meeresspiegels befinden.

An die Festländer schließt sich seewärts zunächst ein Flachrelief an, das als Schelf bezeichnet wird. Sein Gefälle ist minimal. Mit einem Mittel von nur 2 0/00 Neigung fallen die Schelfe meist bis zu einer Tiefe von 200 m ab, dann setzt ein steiler Abfall zur Tiefsee ein. Dieser Außenrand des Schelfs kann aber auch in Tiefen bis zu 500 m liegen. Das Schelf kann sehr schmal sein, wie beispielsweise um ganz Afrika. Besonders breite Schelfgebiete hingegen säumen Sibirien, Nordwesteuropa und Nordaustralien. In tropischen Gebieten ist der Schelf oft mit Korallenbauten besetzt.

Mit durchschnittlichen Neigungen von etwa 4° oder rund 7% fällt der Meeresboden von den Schelfrändern zur Tiefsee ab. Diese als Kontinentalabhang oder Kontinentalabfall bezeichneten Hänge reichen über Höhen- bzw. Tiefenunterschiede von 2000 bis 10000 m. Über eine Längserstreckung von rund 350000 km bilden sie die Flanken der Kontinentalmassen. Sie sind das größte und imposanteste Großformelement der ganzen Erde. Im einzelnen kann man nach den Hangneigungen eine Zweiteilung vornehmen. Am Schelfrand setzt der Abhang zunächst mit Böschungen bis über 10° ein. In tieferen Regionen werden die Hangneigungen geringer, und schließlich geht der Hang in eine flachere Fußregion mit Neigungen um 3° über. So kommt ein konkaves Hangprofil zustande. Im Atlantik sind die Fußregionen besonders ausgeprägt, im Pazifik hingegen schwächer, hier ziehen stärker geneigte Hänge bis in den Tiefseebereich hinab.

Tektonisch bietet der Kontinentalabhang ein vielfältiges Bild. An seiner Herausbildung waren Hebungen und Senkungen ebenso beteiligt wie Abbrüche, Blockverschiebungen und Aufschiebungen. Hier liegt auch die tektonische Grenze zwischen den Ozeanen und den Festländern, an der die Mohorovi i -Diskontinuität als Untergrenze der Erdkruste kontinentwärts in größere Tiefen absinkt.

Aus zwei Feststellungen wird deutlich, daß auch die geomorphologische Dynamik am Kontinentalabhang stark ist. Während es einerseits sedimentfreie Bereiche gibt, können andererseits Sedimente mit einer Mächtigkeit bis zu 2000 m, selten bis zu 10000 m, den Hang bedecken. Zum zweiten treten neben Vollformen wie Aufschüttungskegeln auch Furchen im Kontinentalhang auf. Diese werden als submarine Cañons bezeichnet.

Überwiegend in randlicher Lage der Ozeane bzw. in Kontinentnähe befinden sich die Tiefseegräben mit den größten Meerestiefen. Es sind langgestreckte Depressionen des Meeresbodens mit verhältnismäßig steilen Flanken und einem unsymmetrischen Querprofil, wobei die steileren Hänge seewärts gerichtet sind. Tiefseegräben verlaufen mit Längen von 300 bis 4000 km gestreckt, auch gekrümmt und sogar mit Knicken von 90°. Da sich Tiefseegräben an Subduktionszonen befinden, die durch konvergente Plattenbewegung entstanden sind, kann es in diesen Regionen zu zahlreichen oberflächennahen Erdbeben kommen.

Für die Tiefsee war ursprünglich weitgehende Ebenheit angenommen worden, weshalb man sie als Tiefseetafel bezeichnete. Ebene Gebiete machen aber nur etwa 10% des Gesamtareals der Tiefsee aus. Daneben gibt es Hügelländer, Schwellen und Stufenregionen und schließlich auch eine große Zahl von submarinen Kuppen und Einzelbergen.

Die Tiefsee-Ebenen kommen der geometrischen Form einer Ebene sehr nahe. Die Neigungen betragen hier maximal 10/00. Sie bestehen aus sortierten Sanden und tonigen Sedimenten und schließen sich in der Regel an den Kontinentalabhang oder an submarine Cañons und Schuttkegel an. Die Sedimentmächtigkeiten der Ebenen sind groß und erreichen bis zu 10000 m.

An die Tiefsee-Ebenen schließen sich seewärts Tiefsee-Hügelländer an. Die Höhen der einzelnen Hügel schwanken zwischen wenigen Metern und Hunderten von Metern, ihre Basisflächen können Durchmesser bis zu mehreren Kilometern erreichen.

Tiefsee-Schwellen sind langgestreckte Erhebungen, die den Tiefseeboden um Beträge bis zu 4000 m überragen, 4000 km lang werden und bis zu 150 km Breite erlangen. Beispiele sind der Alpharücken, der Kerguelenrücken und der Imperatorrücken. Die Tiefseeschwellen bewirken eine Kammerung der Tiefsee in einzelne Becken und Schwellen und haben eine große Bedeutung für die Ausbreitung bzw. Behinderung von Bodenströmungen. Ihr wichtigstes geophysikalisches Merkmal ist, daß sie seismisch nicht aktiv sind. Stufenregionen sind Erhebungen mit Ausmaßen bis zu 2000 x 100 km, die aus asymmetrischen Rücken und Senken mit Stufenhöhen bis zu 1000 m bestehen. Sie sind typisch für den östlichen Pazifik, wo 8 solcher Stufen auf Großkreisen angeordnet sind. Als Sonderformen werden untermeerische Kuppen und Einzelberge bezeichnet, die den Ozeanboden um Betrage bis zu 8000 m überragen. Meist erscheinen sie in Gruppen von 10 bis 100 Exemplaren zu Ketten angeordnet. Einzelberge von der Form eines Kegelstumpfes werden nach ihrem Entdecker, dem Schweizer Naturforscher Arnold Guyot als Guyots bezeichnet. Es sind Vulkankegel, deren Gipfel eingeebnet sind. Die Gipfelplateaus können bis zu 25 km Durchmesser erreichen, sie liegen bis zu 1000 m unter dem Meeresspiegel.

Noch Mitte des 19ten Jahrhunderts hatte man angenommen, daß das Relief der Tiefsee im wesentlichem flach sei. Später wurde festgestellt, das jeder Ozean von einem hohen submarinen Gebirge durchzogen wird, dem sogenannten mittelozeanischen Rücken. Gleich dem Kontinentalabhang sind die mittelozeanischen Rücken ein Großformelement erster Ordnung im Gesamtrelief der Erdkruste. Ihre relativen Höhen betragen 2000-3000 m, ihre Breite 700-2000 km, die Gesamtlänge erreicht rund 80000 km. Damit übertreffen sie jedes Gebirge der Festländer. Auffallendstes Merkmal der mittelozeanischen Rücken ist die Zentralspalte, 20-50 km breit, viele hundert Meter tief und Hunderte von Kilometern lang. Ebenfalls werden die mittelozeanischen Rücken von Spalten durchzogen die senkrecht zur Zentralspalte stehen. Weiterhin sind die Zentralspalte und der Kamm des Rückensystems seismisch und vulkanisch sehr aktiv, deshalb kommt es in diesen Regionen zu häufigen Erdbeben.

Abbildung 3:

Schematisches Profil durch den Untergrund des Nordatlantischen Ozeans

Eine Besonderheit des mittelozeanischen Rückens sind die Black Smoker. Diese sind säulenartige Röhren an den Tiefseeböden, aus denen 350 °C warme ,,Wolken" herausquillen. Der größte von ihnen liegt auf dem Juan-de-Fuca-Rücken vor dem US-Bundesstaat Washington, hat Hochhausformat und trägt den Namen ,,Godzilla". Die Smokers arbeiten, in dem sie kaltes Tiefseewasser durch Risse und Spalten der Tiefseeböden pressen und wie in einem Durchlauferhitzer in ein- bis zweitausend Meter Tiefe über Magma erwärmen. Im Laufe eines Jahres geschieht dieser Vorgang mit einer Wassermenge, wie die des Amazonas. Auf dem Rückweg zur Oberfläche löst das Wasser Schwefel und Minerale aus der Erdkruste, erleidet beim Wiedereintritt in das eiskalte Bodenwasser einen wahrhaften ,,Schock" und fällt die gelösten Metalle aus. Ein kleiner Teil der Minerale bildet den schnell wachsenden Schlot. Der große Rest schlägt sich in der Umgebung als Erzhalde nieder. Durch diese warmen Strudel am Grunde des Meeres können an den Black Smokers selbst ohne Licht und Sauerstoff eine Vielzahl von Organismen leben.

Abbildung 4:

Black Smoker

Auf Grund der Untersuchungen des Meeresbodens konnte man die Theorie der Plattentektonik aufstellen. Diese besagt, daß die Erdkruste aus mehreren starren Großschollen, den Platten besteht und diese drei verschiedene Bewegungen ausführen. Zum ersten die konvergente Plattenverschiebung, das heißt aufeinander zu, wobei Subduktionszonen entstehen und diese die Entstehung von Tiefseegräben zur Folge haben. Weiterhin können die Platten aneinander vorbei drifften (transforme Plattenbewegung) oder sich voneinander wegbewegen (divergente Plattenbewegung). Bei letzterem Vorgang bildet sich in der zwischen ihnen entstehenden Lücke eine neue Kruste aus (Ozeanbodenerweiterung). Diese tritt dann als langgestreckter mittelozeanischer Rücken in Erscheinung.

Tabelle 3:

Klassifikation der Großformen des Meeres

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3. Bewegungsvorgänge im Meer

3.1 Die Wellen

Eine völlige Ebenheit der Oberfläche des Meeres ist relativ selten. Wellen der verschiedensten Größen sorgen für ständige Unruhe und beleben das Bild des Weltmeeres. Wellenberge und Wellentäler eilen über die Wasseroberfläche und erwecken den Eindruck einer horizontalen Wasserbewegung. Daß sie in Wirklichkeit nicht stattfindet, kann man an jedem flachen Strand mühelos feststellen, auf den Wellen auflaufen: Der Wasserspiegel steigt nicht. Dieses scheinbare Bild der Horizontalbewegung entsteht dadurch, daß die Wasserteilchen zwar an einem festen Ort verharren aber eine kreisförmige Bewegung ausführen, die Orbitalbewegung.

Wellenberge und Wellentäler liefern die wichtigsten Maßzahlen für eine quantitative Erfassung der Wellen.

Wellenlänge L = Entfernung von einem Wellenberg zum benachbarten

Wellenhöhe H = Höhendifferenz zwischen Wellenberg und Wellental

Wellenperiode T = Zeit zwischen dem Durchgang zweier benachbarter Wellenberge

L:T = Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen c

H:L = Steilheit der Welle

Abbildung 5:

Wellenelemente

Die wichtigste und häufigste Ursache für das Zustandekommen von Wellen ist der Wind. Deshalb spricht man von Windwellen und Windsee. Bei einer Geschwindigkeit des Windes W = 2,5 Km/h (70 cm/s) beginnt die Wasseroberfläche, sich zu kräuseln. Diese kleinsten Wellen (,,Katzenpfötchen") sind nur 2 cm lang und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit c = 830 m/h (23 cm/s) fort. Bei andauernder und stärker werdender Windeinwirkung werden Wellen ausgebildet, deren Parameter L, H, T und c immer größer werden. Sind die Wellen zunächst nur kurz und steil, werden sie später lang und flach. Unregelmäßigkeiten in der Windbewegung lassen Wellen mir verschiedenen Perioden entstehen, so daß sich ein sehr vielfältiges Bild der Wellen ergibt. Hält die Windwirkung mir gleicher Stärke bei gleichbleibender Richtung an, bildet sich ein charakteristisches Aussehen des Meeresoberfläche heraus. Das ist der ausgereifte Seegang. Aus der Zuordnung von Windwirkung bzw. Windstärke und Wellenbild wurde eine Skala des Seeganges entwickelt, die eine kurze Beschreibung der Meeresoberfläche bei verschiedenen Windstärken angibt.

Erreichen die Wellen in Küstennähe geringere Wassertiefen, werden sie deformiert. Die Orbitalbahnen der Wasserteilchen werden zu Ellipsen, die Wellenlänge wird kleiner, die Wellen werden steiler und schließlich brechen sie über. Diese Vorgänge bezeichnet man als Brandung. Ein großer Teil der Wellenenergie wird auf flachen Stränden die Reibungsvorgängen sowie Umlagerungen von Sand und Geröll verbraucht. An Steilküsten prallen die Brecher mit großer Energie gegen die Ufer. Schäden an Küstenbauwerken, wie Wellenbrechern, Ufermauern oder Leuchttürmen, lassen die Energie der Brandungswellen ahnen.

Sehr große Wellen entstehen, wenn sich mehrere Wellen überlagern. Es können dabei Wellenhöhen von bis zu 35 m erreicht werden. Meist werden die Windwellen aber nicht höher als 3,5 m. In den sturmreichsten Gebieten des Nordatlantik und um die Antarktis erreichen die Wellen an höchstens 75 Tagen im Jahr Höhen von 6 m und mehr.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen kann bis auf das 1,34fache der Geschwindigkeit des Windes ansteigen, der sie erzeugt. Aber auch bei kleineren Ausbreitungsgeschwindigkeiten laufen die Wellen verschiedentlich aus dem Windgebiet heraus und werden dann als Dünung bezeichnet. Dünungswellen heben Perioden von 10-30 s, Höhen von einigen Metern und Längen von 300-900 m. Kürzere Wellen verlieren rasch an Energie und verschwinden. Noch in sehr großer Entfernung von den Windgebieten können Dünungswellen eine starke Brandung erzeugen, die vor allem deshalb so eindrucksvoll ist, weil dabei völlige Windstille herrschen kann. Einige Beispiele für eine starke Dünungsbrandung sind die Atlantikküste Marokkos und die kleinen Inseln St. Helena, Ascension und Trstan-da-Cunha im Südatlantik.

Abbildung 6:

Schema des Zustandekommens einer Welle aus Orbitalbewegungen der Wasserteilchen

Neben den winderzeugten Wellen gibt es Schockwellen, die durch einmalige Impulse, wie Erdbeben und insbesondere Seebeben, Bergstürze, Vulkanausbrüche, untermeerische Rutschungen großen Umfanges oder durch tektonische Bewegungen, ausgelöst werden und die gesamte Wassermasse bis auf den Grund des Meeres erfassen, während Windwellen auf die obersten Wasserschichten begrenzt bleiben. Mit hohen Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Hunderten Kilometern in der Stunde, Wellenlängen zwischen 100 km und 300 km sowie Perioden bis zu 30 Minuten, aber Wellenhöhen von oft weniger als 1 m, durchrasen sie das Meer, ohne daß sie von Schiffen bemerkt werden. Im Flachwasserbereich der Küsten sowie besonders in Buchten wachsen ihre Höhen rasch auf 10-20 m, auch 30 m an. Die Wirkung dieser im Pazifik auch als Tsunamis geläufigen Schockwellen ist verheerend.

Wellenbewegungen großen Stils können in mehr oder weniger abgeschlossenen Meeresbereichen nach Windstau sowie durch Luftdruckschwankungen hervorgerufen werden. In der Ostsee beispielsweise kann durch solche Vorgänge die gesamte Wassermasse in Form einer stehenden Welle in Schwingung geraten und im Finnischen Meerbusen sowie zwischen Rügen und Schweden Wasserstandsschwankungen von etwa 1,40 m bis über 2,0 m hervorrufen, während auf einer Linie von Stockholm nach Liepaja an der lettische Küste ein gleichbleibender Wasserstand verzeichnet wird. Diese Linie bezeichnet den Schwingungsknoten. Diese Wellen haben Perioden von einigen Minuten bis zu Tagen. Als interne Wellen werden Bewegungen der Grenzfällen zwischen Wasserkörpern mit verschiedener Dichte bezeichnet. In Meerengen können dies Wellen sehr stark werden und kräftige Wirbelbewegungen hervorrufen. Als Scylla und Charybdis sind sie von der Straße von Messina bereits seit dem Altertum bekannt.

Tabelle 4:

Auszug aus der Petersen-Skale für Seegang und Wind

3.2 Die Gezeiten

Die Gezeiten sind der Pulsschlag des Weltmeers. Ihr regelmäßiger Rhythmus beruht auf der universellsten aller Kräfte, der Schwerkraft, und ist auf Einwirkungen des Mondes und der Sonne zurückzuführen. Die Schwerkraft steuert die Bewegung der Planeten auf ihren Bahnen, doch sind es die kleinen Unterschiede, die in der Anziehungskraft des Mondes (und ebenso der Sonne) von einer Seite der Erde zur anderen herrschen, die die Kräfte erzeugen, auf denen die Gezeiten beruhen. Diese Unterschiede lassen sich auf die abweichenden Entfernungen zurückführen, die gewisse Punkte auf der Erdoberfläche vom Mond (und der Sonne) besitzen. Im Endeffekt kommt es zu einer geringfügigen Ausbuchtung des Weltmeers in Richtung des Mondes (und der Sonne) sowie auf der genau dieser Ausbuchtung abgewandten Seite der Achse. Dieser Doppeleffekt wiederum beruht auf dem Unterschied in der Schwerkraft, der an der ,,zugewandten" Seite positiv, an der ,,abgewandten" Seite jedoch negativ ist. Daher buchtet sich das Wasser entsprechend der Orbitalbahn der Erde, an beiden Seiten nach außen aus. Gemeinsam mit diesen ausbuchtenden Bewegungen, wobei die Sonne etwa einen halb so großen Einfluss ausübt wie der Mond, führt die Drehung der Erde um ihre Achse zu den typischen semidiurnalen oder halbtägigen Gezeiten, die uns geläufig sind.

Abbildung 7:

Entstehung der Gezeiten

Grundbegriffe des Gezeitenablaufes soll Abbildung 8 zeigen. Bezugspunkt für alle Höhen ist ein Pegelnull (PN), das tiefer als Kartennull (KN) oder Normalnull (NN) angesetzt wird, um negative Werte bei allen Ablesungen zu vermeiden.

Abbildung 8:

Grundbegriffe des Gezeitenablaufes

Für alle praktischen Belange ist es wichtig zu wissen, wann die Gezeiten eintreten, wie groß der Tidenhub ist und besonders welche Extremwerte dabei auftreten. Für beide Extremfälle gibt es besondere Bezeichnungen. Wenn sich die Wirkungen von Mond und Sonne bei Vollmond und Neumond addieren und der Tidenhub besonders groß wird, ist Springtide. Wirken die Kräfte von Mond und Sonne einander entgegen, bleibt der Tidenhub klein, es ist Nipptide.

Gezeitenformen:

- Halbtägige Gezeitenform

täglich je 2 Hochwasser und Niedrigwasser von annähernd gleicher Höhe

- gemischte, überwiegend halbtägige Gezeitenform

täglich je 2 Hochwasser und Niedrigwasser, große Ungleichheiten in Höhe und Zeit

- gemischte, überwiegend eintägige Gezeitenform

zeitweise nur 1 Hochwasser, zeitweise 2 Hochwasser

- eintägige Gezeitenform

täglich nur 1 Hochwasser

Von nicht geringerer Bedeutung als die Schwankungen des Meeresspiegels sind die Ebenfalls mit den Gezeiten verbundenen horizontalen Wasserbewegungen, die Gezeitenströme. In offenen Ozeanen bleibt ihre Geschwindigkeit mit etwa 0,1 m/s oder 360 m/h gering. Auf den Schelfen und im engeren Küstenbereich erfahren sie durch die morphologische Gestaltung des Meeresbodens und den Verlauf der Küste eine Abwandlung. Vor allem können ihre Geschwindigkeiten auf große Werte ansteigen.

Flachküsten werden bei entsprechend großem Tidenhub durch die Gezeitenströme einmal oder zweimal überflutet und wieder freigegeben. Das Wattenmeer gehört zu den eindrucksvollsten Erscheinungen der Gezeitenküste.

Von größter Bedeutung kann die Beeinflussung der Gezeitenströme durch Windeinwirkung werden. Durch sie können die von den Gezeiten erzeugenden Kräften und allen übrigen Faktoren bestimmten Tidenhübe verkleinert oder vergrößert werden.

3.3 Die Meeresströmungen

Die Wassermassen des Weltmeeres füllen zwar der Schwerkraft folgend die tiefsten Bereiche der festen Erdkruste aus, befinden sich aber trotzdem praktisch nirgends in einem Zustand völliger Ruhe. Unter Einwirkung des Windes wird die Wasseroberfläche in Form von Wellen bewegt, unter dem Einfluss von Mond und Sonne entstehen im Zusammenhang mit den Gezeiten Gezeitenströme.

Die stärksten Wasserbewegungen aber sind die Meeresströmungen. Darunter werden die Wasserversetzungen großen Stils in den obersten Wasserschichten des Meeres verstanden, die große Wassermassen erfassen und meist über Hunderte und Tausende von Kilometern verfolgt werden können. Mit Namen versehen, sind sie zum Beispiel als Golfstrom. Barsilstrom oder Benguelastrom bekannt.

Abbildung 9:

Oberflächenströmungen im Meer

Die Meeresströmungen erfassen meist nur die obersten Wasserschichten von etwa 200-300 m Mächtigkeit und werden deshalb als Oberflächenströmungen bezeichnet. Ihnen steht die Tiefenzirkulation gegenüber, die die Wassermassen der Kaltwassersphäre bis zum Meeresboden erfasst, im wesentlichen meridional gerichtet ist und viel langsamer als die Oberflächenströmungen vor sich geht. Schon Alexander von Humboldt hatte erkannt, dass das kalte Tiefenwasser in den niedrigen Breiten einen ständigen Nachschub aus polaren Breiten erhalten müsse. Größere Wassermassen werden schließlich zwischen den Ozeanen und durch verhältnismäßig hohe Schwellen abgegrenzten Nebenmeeren, wie zum Beispiel dem Europäischen Mittelmeer, dem Roten Meer oder der Ostsee, ausgetauscht.

Alexander von Humboldt waren auch schon die Ursachen der Wasserbewegungen bekannt.

Die Oberflächenströmungen erfahren ihren Antrieb in erster Linie durch die Schubkraft des Windes. Wassermassen größeren Ausmaßes können aber nur von Winden in Bewegung gesetzt werden, die über längere Zeit aus denselben Richtungen wehen. Deshalb kommen als Urheber der Meeresströmungen nur die großen Glieder der atmosphärischen Zirkulation in Betracht. Das sind in erster Linie Passate und Westwinde, insbesondere auf der Südhalbkugel, sowie die Monsune über dem Indischen Ozean.

Die Oberste Wasserschicht erhält einen Bewegungsimpuls und strömt mit etwa einem Fünftel der Geschwindigkeit des darüberstreichenden Windes in einer Richtung, die durch die Wirkung der Corioliskraft auf der Nordhalbkugel nach rechts abgelenkt ist (auf der Südhalbkugel entsprechend nach links). Die darunterliegende Wasserschicht wird durch turbulente Reibung mit in Bewegung gesetzt, wobei sich die Geschwindigkeit gegenüber der darüberliegenden Schicht verringert und eine weitere Ablenkung nach rechts (bzw. links) stattfindet. Wo die Ablenkung gegenüber dem Oberflächenstrom 180 Grad erreicht, beträgt die Strömungsgeschwindigkeit noch 1/23 des Wertes an der Oberfläche. Die Wassertiefe, bei der dieser Zustand eintritt, wird als Reibungstiefe bezeichnet. Sie beträgt zum Beispiel in 50 Grad geographischer Breite bei 7 m/s Windgeschwindigkeit 60 m. Aus dieser raschen Abnahme der Geschwindigkeit der windgetriebenen Strömung wird ersichtlich, dass diese Strömungen nicht sehr tief reichen - maximal etwa 200 m - und dass dabei auch Wasserversetzungen senkrecht zur Strömung an der Oberfläche stattfinden. Die Corioliskraft hat am Äquator den Wert Null und wächst mit zunehmender geographischer Breite. Sie bewirkt, dass bei einem reinen Driftstrom ein mittlerer Wassertransport senkrecht zur Windrichtung erfolgt. Aus diesem Antriebsmechanismus erklärt sich auch das Auftreten von Querzirkulationen.

Wo winderzeugte Strömungen auf Festländer stoßen, kommt es zu einem Anstau von Wassermassen und zu einer Schrägstellung der Meeresoberfläche. Damit stellen sich Druckgradienten ein, die in der gesamten Wassermasse bis zum Meeresboden vorhanden sind. Die daraus resultierenden Druckkräfte bewirken Strömungen, die ebenfalls durch die Corioliskraft abgelenkt werden.

Ein drittes Antriebsmoment für Wasserbewegungen großen Umfanges sind Dichteunterschiede im Meerwasser. Eine Flüssigkeit befindet sich in einem Gefäß nur dann im Ruhestand, wenn sie von außen nicht beeinflußt wird und ihre Masse ihrer Dichte entsprechend verteilt ist. Wie die erste so ist auch die zweite dieser Bedingungen für einen Ruhestand für das Wasser des Weltmeeres praktisch nirgends erfüllt. Unterschiede im Salzgehalt und insbesondere in der Temperatur haben eine unterschiedliche Dichte des Meerwassers zur Folge. Wassermassen verschiedener Dichte können aber nicht nebeneinander liegen. Jedes Wasserteilchen nimmt vielmehr die Lage ein, die seiner Dichte entspricht. Neben der bereits erwähnten vertikalen Bewegung der Wassermassen infolge von Erwärmung und Abkühlung, kommen dadurch auch horizontale Versetzungen großer Wassermassen zustande. In den niederen Breiten ist es vor allem die starke Verdunstung und die dadurch bewirkte Erhöhung des Salzgehaltes, in den hohen Breiten die starke Abkühlung, die eine Vergrößerung der Dichte des Meerwassers hervorrufen, die zu Wasserbewegungen führt.

Schließlich kommen große Wassermassen auch dadurch in Bewegung, dass in Nebenmeeren durch starke Zuflüsse und Niederschläge ein Wasserüberschuss oder durch schwache Zuflüsse sowie durch starke Verdunstung ein Wasserdefizit entsteht. Abflüsse aus dem Nebenmeer oder Zuflüsse aus dem Ozean in das Nebenmeer schaffen dann den Ausgleich.

Abbildung 10:

Wasseraustauschvorgänge zwischen Ozeanen und Nebenmeeren

Auf der Südhalbkugel enden die Kontinente schon in verhältnismäßig niedrigen Breiten. So kann sich hier - angetrieben durch die besonders kräftig ausgebildete Westströmung der Westwindzone - eine ebenso kräftige Westwinddrift um die ganze Erde entfalten. Nur die Südspitze Südamerikas bildet ein Hindernis. Hier spaltet sich der Falklandstrom mit seinen ungünstigen klimatischen Auswirkungen auf Ostpatagonien ab.

Auf der Nordhalbkugel verhindern die Kontinente eine ausschließlich zonal geordnete ozeanische Zirkulation. An den Ostseiten der beiden Ozeane setzen warme Strömungen nordostwärts (Nordatlanischer Strom, Irmingerstrom, Westspitzbergstrom, die aus dem Golfstrom hervorgehen; Alaskastrom). Auf der Westseite der Ozeane ziehen kalte Strömungen südwärts (Ostgrönlandstrom, Labradorstrom, Ojaschio- oder Kurilenstrom). Durch diese verschieden temperierten Strömungen wird ein scharfer klimatischer Kontrast zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Ozeane und der angrenzenden Festländer geschaffen.

Strömungen können aber nicht nur Auswirkungen auf klimatische Verhältnisse haben, sie stellen zum Teil auch eine Gefahr für die Schifffahrt dar. So führt zum Beispiel der Labradorstrom im Jahresdurchschnitt etwa 7500 Eisberge südwärts. Ein großer Teil von ihnen schmilzt erst in Gewässer um die Neufundlandbank ab, etwa 50 von ihnen gelangen bis an die Südspitze der Bank, wo sie sich , auf kreis- oder ellipsenförmigen Bahnen driftend, länger aufhalten können. Einer Kollision mit einem solchen Eisberg fiel 1912 die ,,Titanic" zum Opfer.

Tabelle 5:

Ursachen von Meeresströmungen

4. Eigenschaften des Meerwassers

4.1 Der Stoffgehalt

Eine der wichtigsten Eigenschaften des Meerwassers ist sein Salzgehalt (S). Darunter wird die Gesamtmenge aller gelösten Salze in g/kg Meerwasser verstanden. Er beträgt für das gesamte Weltmeer im Mittel 34,72 bzw. rund 35 0/00. In 1 kg Meerwasser sind 35 g Salze enthalten. Als Gesamtmenge aller Salze im Meer ergeben sich daraus 4,861x10¹⁶ t. Diese Salzmenge würde ausreichen, um den Meeresboden mit einer Salzschicht von 62 m Mächtigkeit zu bedecken.

Durch Untersuchungen fand man heraus, dass der Salzgehalt im gesamten Weltmeer nur um wenige Promille schwankt. Ausgenommen von dieser Konstanz des Salzgehaltes sind nur Nebenmeere mit besonderen Bedingungen ihres Wasserhaushaltes und einem behinderten Austausch ihrer Wassermassen mit den offenen Ozeanen. Im Roten Meer und im Persischen Golf, wo die Verdunstung besonders hoch ist, werden über 40 0/00 erreicht, im Mittelmeer 37 bis 390/00. In der Ostsee hingegen mit wesentlich schwächerer Verdunstung, aber hohen Niederschlägen und starken Zuflüssen vom Festland sinkt er bis auf 5 0/00 und weniger im Finnischen Meerbusen ab. Ähnliche Verhältnisse herrschen in der Hudsonbucht. Im übrigen werden aber regionale Unterschiede im Salzgehalt offenbar verhältnismäßig rasch durch Vermischungsvorgänge immer wieder ausgeglichen.

Eine Konstanz des Salzgehaltes ist aber hinsichtlich seiner Zusammensetzung gegeben.

Tabelle 6:

Hauptbestandteile des Meerwassers in Salzform (nach Kalle 1943):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit der in der Tabelle 6 angeführten Salze erschöpft sich jedoch der Stoffgehalt des Meeres nicht. Die Tabelle 7 gibt eine vollständigere Übersicht über die Zusammensetzung des Meerwassers.

Weitere 24 Stoffe konnten bisher im Meerwasser nachgewiesen werden, allerdings in zum Teil nur minimalen Konzentrationen, weshalb alle diese Bestandteile, die zusammen mit weniger als

1 mg/l Meerwasser vertreten sind, als Spurenelemente bezeichnet werden.

Tabelle 7:

Zusammensetzung des Meerwassers bei einem Chloridgehalt von 19000 mg/l

4.2 Die Temperatur

Von nicht geringerer Bedeutung als die Eigenschaften des Meerwassers hinsichtlich seines Stoffgehaltes sind seine physikalischen Eigenschaften. Unter ihnen müssen an erster Stelle die Temperaturverhältnisse sowie das Temperaturverhalten angeführt werden. Sie sind von ausschlaggebender Bedeutung für den Wärme- bzw. Energiehaushalt des Meeres, der seinerseits wiederum die klimatischen Zustände auf der Erde maßgeblich beeinflußt, für das Zustandekommen der Tiefenzirkulation in den Ozeanen, für die Auslösung der Austauschvorgängen zwischen Ozeanen und Nebenmeeren sowie für die Eisverhältnisse verantwortlich ist. Dabei handelt es sich um Eigenschaften, die bereits reines Wasser besitzt. Durch den Salzgehalt werden sie nur geringfügig variiert.

Die große spezifische Wärmekapazität des Wassers, die durch den Salzgehalt des Meerwassers nur wenig verringert wird, hat die folgenden Konsequenzen: Ein erwärmtes Meer hat einen großen Wärmeinhalt. Er beträgt das 3250fache der gleichen Luftmenge. Die Abkühlung von Wasser erfordert folglich auch die Abgabe einer großen Wärmemenge und geht deshalb langsam vor sich, umgekehrt erfordert auch seine Erwärmung eine längere Zeit. Unter sonst gleichen Bedingungen sind deshalb die Temperaturschwankungen des Meeres sowohl im Tagesgang als auch im Jahresgang verhältnismäßig klein.

Die Temperaturschwankungen des oberflächlichen Meerwassers sind viel kleiner als die der Festländer. Darauf beruht auch die ausgleichende Wirkung des Meeres auf den Jahresgang der Lufttemperaturen, der als maritim bezeichnet wird.

Erwärmung und Abkühlung des Meerwassers erfolgen von seiner Oberfläche her. Praktisch einzige Quelle der dazu notwendigen Energie ist die Sonneneinstrahlung.

Die Intensität der Strahlung, die die Meeresoberfläche erreicht, unterliegt mathematisch- geographischen sowie klimatischen Gesetzmäßigkeiten. Die Temperaturen des Oberflächenwassers sind deshalb im Prinzip zonal verteilt. Dieser Sachverhalt wird auf der Südhalbkugel am deutlichsten. Hier laufen die Isothermen fast breitenkreisparallel. Mit abnehmender geographischer Breite steigt die Temperatur mehr oder weniger gleichmäßig an, bis äquatorwärts vom südlichen Wendekreis die Maximaltemperaturen erreicht werden. Sie liegen im Persischen Golf bei 32°C, im Roten Meere bei 31°C. Große Teile des Pazifischen Ozeans zwischen Äquator und dem nördlichen Wendekreis sind wärmer als 28°C, ebenso der Bereich vor der Westküste Mexikos und Mittelamerikas.

Das Meer kann aber nicht nur dort Wärme an die Atmosphäre abgeben, wo durch die Einstrahlung seine Erwärmung erfolgt ist. Durch Meeres Strömungen werden große Wassermassen aus niederen in höhere Breiten verfrachtet. Dadurch gelangen auch große Wärmemengen in hohe Breiten, wo sie zur Temperaturerhöhung beitragen. Das bekannteste Beispiel dafür ist der Golfstrom. Durch ihn gelangen außerordentlich große Wärmemengen aus subtropischen Breiten, wo die Energiezufuhr durch die Strahlung besonders groß ist, bis weit über den Polarkreis hinaus. Umgekehrt verursachen kalte Meeresströmungen in niederen Breiten eine Abkühlung. Durch alle diese Vorgänge erfolgt ein Temperaturausgleich in räumlicher Hinsicht.

Wie in den Ozeanen unterliegen die Temperaturverhältnisse der Randmeere in starkem Maße den Auswirkungen von Meeresströmungen. In Binnenmeeren wie der Ostsee, der Hudsonbucht oder im Roten Meer und dem Persischen Golf überwiegen die klimatischen Einflüsse der umliegenden Festländer. Da die molekulare Wärmeleitung im Meerwasser äußerst schwach ist, beschränkt sich die Erwärmung des Meeres auf die obersten Schichten. Diese werden dadurch leichter, die Schichtung stabilisiert sich, es kommt zur Ausbildung einer thermischen Sprungschicht, in der die Temperatur rasch abnimmt. En weiterer Transport von Wärme durch Vorgänge der Turbulenz durch diese Sprungschicht ist kaum noch möglich, die Sprungschicht wird zu Sperrschicht. Eine weitere Wärmezufuhr kommt nur noch den oberflächlichen Schichten über der Sperrschicht zugute. Die Bedeutung von Sprung- und Sperrschicht besteht vor allem darin, dass sie alle vertikalen Austauschprozesse unterbindet. Das ist vor allem für biologische Prozesse wichtig.

Der Wärmeinhalt des warmen Oberflächenwassers in tropischen Bereichen, wo die Temperaturen 25°-28°C betragen, stellt ein gewaltiges Energiepotential dar. Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann ihm diese Wärme mir Hilfe gleichzeitig vorhandenen kalten Tiefenwassers bei einer Temperaturdifferenz von über 20°C entzogen und in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Da sich sie Temperaturdifferenz ständig erneuert, stellt das Meer in den tropischen Gebieten praktisch eine unerschöpfliche Energiequelle dar.

In Teilen der Polargebiete ist die Energiebilanz für die Meeresoberfläche so ungünstig, dass das Meer trotz der Erniedrigung des Gefrierpunktes durch den Salzgehalt nach Abgabe seines Wärmeinhaltes zufriert oder mit Treibeis bedeckt ist. Weiterhin können sich auch Packeis oder Eisberge ausbilden.

Abbildung 11:

Eisgrenzen auf der Nord- und Südhalbkugel

4.3 Die Dichte

Die Dichte des Meerwassers ist von seinem Salzgehalt und seiner Temperatur abhängig.

Dabei nimmt die Dichte bei wachsendem Salzgehalt S zu, bei steigender Temperatur geringfügig ab. Das Dichtemaximum, das bei reinem Wasser bei 4°C liegt, liegt um so tiefer, je höher der Salzgehalt ist. Der Gefrierpunkt sinkt mit wachsendem Salzgehalt ebenfalls ab. Bis zu einem Salzgehalt von 24,7 0/00 verhält sich das Meerwasser nicht anders als Süßwasser. Bei seiner Abkühlung wird zuerst das Dichtemaximum erreicht und erst bei weiterer Abkühlung der Gefrierpunkt. Bei Salzgehalten von über 24,7 0/00 wird der Gefrierpunkt erreicht, noch bevor das Meerwasser seine größte Dichte erreicht ober überschritten hat.

Die Abbildung 12 lässt die Zusammenhänge zwischen Temperatur, Salzgehalt, Lage des Dichtemaximums sowie des Gefrierpunktes leicht erkennen.

Abbildung 12:

Dichte des Meerwassers in Abhängigkeit von Temperatur (T in °C) und Salzgehalt (S in 0/00)

5. Nutzung des Weltmeeres durch die Menschen

Das Meer wird schon seit Beginn der Menschheit wirtschaftlich genutzt. Fischerei ist hierbei eine der ersten Nutzung. Auch heute noch ist Fisch in manchen Gegenden Hauptnahrungsmittel und als Industriezweig nicht wegzudenken.

Seit dem Entdeckungszeitalter hat auch die Seefahrt immer mehr an Bedeutung zugenommen. Der schnelle Transport von Massengütern ist möglich geworden. Heute hat das Meer als Verkehrsweg größte Bedeutung.

Die Erforschung des Meeres und des Meeresboden brachten Fortschritte in der Nutzung. So ist das Meer heute sowohl als Nahrungsmittel- als auch als Rohstoffressource zu sehen, die an Bedeutung weiterhin zunimmt.

5.1 Das Meer als Nahrungsressource

Der Nahrungsmittelbedarf der Weltbevölkerung wird zum weitaus größten Teil aus der Erzeugung pflanzlicher und tierischer Produkte auf den Festländern gedeckt. Hierbei ist der Ertrag dieser beiden Hauptnahrungsmittel jährlich um etwa 3% angestiegen, was auf Steigerung der Hektarerträge zurückzuführen ist. Dabei ist die Versorgung der stetig wachsenden Weltbevölkerung mit pflanzlichen Nahrungsmittel auch auf längeren Zeitraum abgesichert. Die Versorgung mit tierischen Nahrungsmitteln allerdings ist schon heute nicht ausreichend und außerdem ungleichmäßig verteilt.

Da kommt dem Meer als Nahrungsmittelreservoir und Eiweißlieferant ganz besondere Bedeutung zu. Die Möglichkeiten der Gewinnung tierischen Eiweißes aus dem Meer werden allerdings noch immer nicht vollständig ausgenutzt.

Die Statistiken unterscheiden meist nicht zwischen Erträgen der Hochsee-, Küsten- und Binnenfischerei, sondern geben somit nur die Gesamterträge der Fischerei an. Während die entwickelten Industrieküstenländer meist auch über eine gut entwickelte Hochseefischerei verfügen und der Anteil der Binnenfischerei 5-10% kaum übersteigt, ist dieser bei Entwicklungsländern meist sehr hoch. Im Mittel liefert das Meer etwa 85-90% der Fischerträge der Erde.

Tabelle 8:

Fanggebiete und wichtigste Fänge nach der FAO-Statisktik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Tabelle zeigt die wichtigsten Fischfangländer und deren Fischereierträge im Jahr 1981. Die Zahlen verdeutlichen, dass die Fischereierträge unterschiedlich auf die einzelnen Länder verteilt sind. Etwa 100 Länder betreiben Hochseefischerei, aber nur 50 von diesen mit einem bedeutenden Ergebnis. Auf die wenigen in der Tabelle aufgeführten Länder entfallen gut drei Viertel des gesamten Fischereiertrages dieses Jahres.

Die höchsten Fischereierträge auf der Erde bringt Japan ein. An zweiter Stelle folgt Russland, das nach dem Zweiten Weltkrieg mit hochmodernen Fangmethoden die Hochseefischerei weiterentwickelte.

Für die unterschiedliche Verteilung der Fischerei gibt es im wesentlichen zwei Ursachen. Die tropischen Gewässer galten als wenig ertragreich, die Fischerei war damit unergiebig. Der Südatlantik ist erst gegenwärtig für die Hochseefischerei erschlossen wurden. Auch kommen klimatische Bedingungen hinzu, die einen schnellen Verderb des Fangs verursachen. In solchen Ländern wäre die Schaffung von Kühlanlagen und ein schnelles Transportsystem zum Verbraucher nötig.

Der Fischverzehr hängt sehr von der Religion des Landes ab. Während in vielen südostasiatischen Ländern der gefangene Fisch nahezu ausnahmslos verzehrt wird, ist der Fischverbrauch in Indien, Pakistan der Türkei oder Sri Lanka sehr gering, da Religion oder Vorurteile Fisch als Nahrungsgrundlage verdrängen.

Abbildung 13

Weltfang an Fischen, Krebstieren und Mollusken

Die gegenwärtige Nutzung der Fischbestände beschränkt sich weitgehend auf die Schelfbereiche (=überflutete Bereiche der Kontinentaltäfeln), die über 90% des gesamten Fischfangs liefern. Extrem stark befischt sind die Nordsee, der küstennahe Raum vor Norwegen, Teilgebiete des europäischen Fischereiraumes im Nordostatlantik, die Gewässer der Neufundlandbank, die Gründe um Sachalin, die Umgebung der japanischen Inseln und Koreas, sowie die peruanischen Küstengewässer.

Die Produktivität der Fanggebiete und ihre Befischung sind sehr unterschiedlich. In den 70er Jahren entfielen von der Gesamtheit der Fischereierträge auf den Atlantik 36,9%, auf den Pazifik und die angrenzenden Gewässer 44,1% und den Indischen Ozean 5%. 14,1% der Fischereierträge entstammten aus der Binnenfischerei.

Der Walfang wurde immer als sehr lohnend betrachtet, insbesondere seitdem es gelang das Walöl zu und in der Margarineindustrie zu verwenden. Allein aus einem einzigen Blauwal mit einem Gewicht von 100t können 27t Speck, 40t Fleisch, 18t Knochen und 1t Barten (=Fischbein) gewonnen werden. Der Walfang breitete sich nach der Erfindung der Kanonenharpune (1864) stark aus und führte schnell zu einer Dezimierung der Bestände. Grönlandwal, Nordkaper und Grauwal sind inzwischen vollständig geschützt, da ihre Bestände in bedrohlichem Maße zurückgegangen sind. Seit Anfang der 80er Jahre ist die Jagd auf Wale praktisch verboten. Die meisten Mitgliedsstaaten halten sich an das Verbot und stellten die Waljagd offiziell ein. Dennoch werden immer wieder, teils illegal, Wale getötet.

Weiterhin sind aus der Überlegung über die Nutzung von Meerespflanzen für die menschliche Ernährung weitere Nahrungsquellen entstanden. So sind Grünalgen, Rotalgen und Braunalgen von Bedeutung. Diese Arten sind schnellwüchsig und für die Ernährung geeignet. Sie haben einen hohen Eiweißgehalt und enthalten Fettsäuren, Vitamine, verschiedene Mineralien und Spurenelemente. Seit langem werden Algen zu Nahrungszwecken verwendet. Außerdem eigenen sie sich als Düngemittel oder Viehfutter.

5.2 Das Meer als Rohstoffressource

Das Meerwasser mit seiner Gesamtmenge von 1,35 Mrd. km³ stellt ein riesiges Depot von Stoffen dar, von denen schon heute ein Teil mit vertretbarem Aufwand gewonnen werden kann und deshalb wirtschaftliche Bedeutung hat. Eine natürliche Konzentration bestimmter Stoffe ist auch in verschiedenen marinen Sedimenten gegeben, die den Meeresboden bedecken, sodass diese Sedimente als Rohstoffquellen interessant geworden sind. Vorraussetzung dafür waren allerdings aufwendige Erkundungsarbeiten sowie die Entwicklung geeigneter Technologien zur Förderung.

Die submarinen Lagerstätten, bei denen es sich hauptsächlich um Erdöl- und Erdgasvorkommen handelt, stehen im Mittelpunkt des Interesses.

Abbildung 14

Plattformen zur Rohstoffförderung

Die Kochsalzgewinnung wurde bereits im Altertum betrieben. In dieser einfachen Form beruhte sie auf der starken natürlichen Verdunstung in den Tropen und Subtropen. Noch heute wird Kochsalz zu 30% auf diese Art gewonnen. Je Hektar Verdunstungsfläche können je nach Sonnenscheindauer etwa 300-500t Kochsalz gewonnen werden. Die höchste Salzkonzentration wird im Toten Meer erreicht. Hier findet man große Mengen an Natriumchlorid, Calciumchlorid, Rubidium-, Kobalt-, Zäsium- und Manganverbindungen. Von besonderem Interesse ist die Gewinnung von Magnesium, da dies beim Flugzeugbau Verwendung findet. Wie das technische Verfahren zur Gewinnung von Magnesium sind auch die Gewinnung aller anderen Rohstoffe mit sehr hohem Aufwand verbunden. Deshalb wird, außer Kochsalz, Magnesium, Brom und Kalium, nur wenig von den großen Vorräten im Meer genutzt. Da auch die Überlegung für komplexe Anlagen zur Gewinnung mehrerer Stoffe gleichzeitig zu dem Ergebnis führte, dass der Aufwand noch immer zu groß sei.

Das Gegenstück zur Salzgewinnung ist die Meerwasserentsalzung zur Beschaffung von Frischwasser. Da etwa 97% allen Wassers auf der Erde salzig ist, die Obergrenze des Salzgehaltes zur Verarbeitung von Wasser aber bei nur etwa 20/00 (abhängig vom Verwendungszweck) liegt, ist die Meerwasserentsalzung ein lohnendes Verfahren, welches auch in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird, da das Wasserangebot auf den Festländern begrenzt ist. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist die Destillation, die das Salzwasser in mehreren Stufen kondensiert. Dieses Verfahren ist vor allem sehr lohnend in Klimagebieten mit langer, intensiver Sonnenstrahlung.

Weitere Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser sind das Gefrierverfahren, bei dem das gefrorene Wasser entsalzt wird, das Hydratverfahren, die Hyperfiltration, das Elektodialyseund das Ionenaustauschverfahren. Hierbei ist auch heute das Destillationsverfahren noch immer das wirtschaftlichste.

Die Gewinnung von Kies und Sand als Baustoffe ist auf die küstennahen Gebiete beschränkt. Dazu werden Saug- und Kettenbagger eingesetzt.

In manchen Gegenden können die Sande mit Stoffen angereichert sein, die von der Abtragung des Festlandes herrühren. Vor den Küsten Alaskas werden goldhaltige Sande gefunden, in der Ostsee werden Titanerz und Ilmenit gewonnen.

Der Boden der Tiefsee ist zwar wesentlich schwerer zu erreichen als die küstennahen Gebiete, er ist aber der wirtschaftlich bedeutendste Lagerstättenbereich des ganzen Meeres. Hier sind Stoffe in großen Mengen abgesetzt worden, die von außerordentlicher großer Bedeutung sind. Die hier gefundenen Mineralien sind meist Ergebnisse chemischer Umsetzungs- und Ausfällungsprozesse und deshalb in sehr hoher Konzentration vorhanden. Es handelt sich in erster Linie um Metalle, wie Kupfer, Kobalt, Molybdän, Zink, Nickel, aber auch um Eisen- und Manganhydroxide.

Das Rote Meer nimmt hier eine Sonderstellung ein, da hier Erzschlämme gefunden wurden, deren Konzentration mehrfach höher ist als die des Normalen.

Die bekanntesten Nutzungen der Tiefseeablagerungen sind die Manganknollen, welche man auch im Bereich von Schelfen, in Randmeeren (Bsp. Ostsee) und in den kanadischen Fjorden findet. Diese wurden bereits während der Challenger-Expedition im 19. Jahrhundert entdeckt. Heute tragen sie zur Deckung des Metallbedarfs bei. Obwohl der Aufwand ihrer Erforschung und die Entwicklung von Technologien zur Gewinnung sehr hoch ist, wird dieser dennoch betrieben, da der hohe Metallgehalt von enormer wirtschaftlicher Bedeutung ist.

Die gegenwärtig größte Bedeutung von allen Rohstoffressourcen des Meeres haben die Vorkommen von Erdöl und Erdgas in den Schelfbereichen (Offshore-Region). Ihre Erkundung und Förderung werden mit ständig wachsendem Aufwand und Erfolg betrieben. Bereits 1972 betrug der Anteil der Weltförderung von Erdöl aus Meeresgebieten 18%, bis 1983 hatte er 30% erreicht. Bei Erdgas beträgt der Offshore-Anteil an der Förderung 19%. Nach gegenwärtigen Erkenntnissen liegen in Schelfen etwa 20 Mrd. t Erdöl. Das sind etwa 20% der sicheren Vorräte auf der ganzen Erde.

Die Erkundung und Erschließung von Lagerstätten ist vor allem von der Überlegung bestimmt worden, dass die Lagerstätten im Festlandbereich schon in heute absehbarer Zeit erschöpft sein werden, während der Verbrauch von Erdöl weiterhin ansteigt.

Bohr- und Erschließungsanlagen unter Wasser sind nicht neu. In Russland wurden schon lange vor dem Zweiten Weltkrieg die ersten Erdölerkundungsbohrungen in den flachen Küstengewässern des Kaspischen Meeres durchgeführt. Bereits 1969 waren vor den Küsten von 22 Staaten Offshore-Fördergebiete erschlossen. Im Ergebnis der sich ständig verstärkenden Bohrtätigkeit entdeckte man auch großregionale geologische Zusammenhänge, die für die weiteren Sucharbeiten von großem Nutzen waren. Bis Ende 1976 waren insgesamt rund 70 Erdöl- und Erdgasfelder nachgewiesen. Dazu waren über 800 Erkundungsbohrungen niedergebracht worden. Nach den bisherigen Kenntnissen kann die Nordsee erdölgeologisch in drei Provinzen untergliedert werden: eine nördliche Ölprovinz, eine zentrale Gas-, Kondensat- und Ölprovinz und eine südliche Gasprovinz. Aus der nördlichen Ölprovinz sind bisher 9 Ölfelder mit Vorräten von 1,5 Mrd. t Öl und 500 Mrd. m³ Gas bekannt, aus der zentralen Provinz rund 20 Erdgas- und Ölfelder mit Vorräten von 1 Mrd. t Öl und 650 Mrd. m³ Gas, von denen Forties und Ekofisk die bekanntesten sind. Von dem Feld Ekofisk führt eine 440km lange Leitung zu einer Gasaufbereitungsanlage in Emden (Deutschland). Das Nordseeöl hat eine hohe Qualität, erfordert allerdings etwa das Fünffache der Förderungskosten wie im Nahen Osten.

Gegenwärtig werden in folgenden Schelfbereichen Erdöl und Erdgas gefördert: im Golf von Mexiko, vor Venezuela, Tunesien, Libyen, im Persischen Golf, vor der Westküste Indiens, südlich und westlich von Australien, vor Korea, Peru und Angola sowie um einige Sunda- Inseln. Die Offshore-Aktivitäten haben bisher von Jahr zu Jahr zugenommen, die dazu erforderliche Technik ist ständig weiterentwickelt und auf einen hohen Stand gebracht worden.

Abbildung 15

Rohstoffe der Erde

Nach der globalen Übersicht von Sokolov (1973) gibt es auf der Erde etwa 350 Beckenstrukturen, von denen 136 Erdöl und Erdgas enthalten. Ein großer Teil von ihnen liegt im marinen Bereich, und zwar überwiegend am Rande der Kontinente, wo im Übergangsbereich von kontinentalen zu ozeanischen Strukturen die Bedingungen für die Öl- und Gasentstehung offenbar am günstigsten waren. Die wichtigsten Becken im nordöstlichen atlantischen Bereich, die Öl- und Gaslagerstätten enthalte, sind die Nordsee, die südliche Ostsee, das Anglo-Pariser-Becken, die Irische See, das Becken von Valencia, das Algier- Provence-Becken, das Tunesisch-Sizilianische Becken sowie das Westafrikanische Becken. Die Nordsee ist nach Vorräten und Ausbeute das größte Becken innerhalb von Plattformen des atlantischen Bereichs. Seine Sedimentfüllung besteht überwiegend aus terrigenem Material. Die ölführenden Schichten reichen vom tiefen Paläozoikum bis zum Jungtertiär, die wichtigsten Lagerstätten sind in Sedimentfolgen des Perm, Oberen Jura und der Kreide enthalten.

Abgesehen davon, dass die Erdölgewinnung aus dem Schelf gegenwärtig vor allem aus politischen Gründen von den kapitalistischen Ländern stark propagiert wird, haben diese Bereiche aus geologisch-lagerstättenkundlicher Sicht tatsächlich eine außerordentliche Bedeutung für die künftige Deckung des ständig steigenden Bedarfs an Erdöl und Erdgas.

5.3 Das Meer als Energieressource

Bei der Betrachtung des Wasserhaushaltes und der Gezeiten wird ersichtlich, dass das Meer Schauplatz von Energieumsetzungen ist, an denen gemessen die Leistung aller Wasser-, Wärme- und Atomkraftwerke der Erde zusammengenommen minimal erscheint. Die Welterzeugung an Elektroenergie betrug 1984 rund 6,9 Mio. GWh. Die Arbeitsleistung eines einzigen Tidenhubes wird der Energiemenge von 40000 GWh gleichgesetzt. Mit 160 Tiden wird von den Gezeiten dieselbe Energiemenge umgesetzt, die in allen Kraftwerken der Erde im Laufe eines Jahres erzeugt wird.

Die Möglichkeit der Nutzung auch nur eines kleinen Prozentsatzes dieser ungeheueren Energiemengen sind verhältnismäßig begrenzt, der weitaus größere Teil ist gegenwärtig nicht nutzbar zu machen.

Bis jetzt wurden zwei Möglichkeiten der Gewinnung von Energie aus dem großen Potential des Meeres erkannt. Der Gedanke, aus den Niveauänderungen des Meeresspiegels bei den Gezeiten Energie zu gewinnen, ist schon vor Jahrhunderten geäußert worden. Das Prinzip ist einfach und besteht darin, in einem abschließbaren Becken einer Meeresbucht bei Flutwasser zu speichern und es bei Ebbe ausströmen und Turbinen antreiben zu lassen, die mit Generatoren verbunden sind. Dazu muss ein natürliches Becken vorhanden sein, das mit einem vertretbaren Aufwand vom Meer abgesperrt werden kann.

Die Schwierigkeiten, die sich beim Betrieb eines Gezeitenkraftwerkes ergeben, sind offensichtlich. Da der Tidenhub nicht konstant ist, schwankt auch die nutzbare Energie. Zur Überbrückung dieses Problems, gibt es mehrere Lösungsansätze, die sich oft nicht als realisierbar erweisen.

In mehreren Ländern gibt es über ein Dutzend ernsthafter Projekte zur Anlage von sehr leistungsstarken Gezeitenkraftwerken. Fertiggestellt und in Betrieb genommen wurden bisher erst wenige Versuchswerke und der erste Prototyp größeren Stils, nämlich das französische Werk La Rance in der Bucht von Saint Malo. Bei einer installierten Leistung von 240 MW liefert das Werk brutto 608,5 Mio. kWh im Jahr.

In Russland ist ein Probewerk in der Bucht von Kislaja auf der Halbinsel Kola nordwestlich von Murmansk seit 1968 in Betrieb. Frankreich hat nach seinem Pilotprojekt mit dem La Rance Werk unter anderem den Plan, weitere Gezeitenwerke zu errichten.

Die Nutzung der Wellenenergie des Meeres ist bis heute noch nicht über Versuche hinausgekommen. Experimente in Großbritannien sehen fest verankerte Flöße vor, deren drei Glieder durch Scharniere beweglich miteinander verbunden sind. In ihnen soll durch die von den Wellen verursachte Bewegung der Floßteile in Hydraulikzylindern Druck aufgebaut werden, der dem Antrieb von Generatoren dient.

Ein japanisches Projekt verwendet große Bojen von der Form eines breiten Schiffes, die luftgefüllte, nach unten offene Kammern besitzen. Beim Durchgang von Wellen werden die dadurch erzeugten Luftbewegungen in den Kammern über Turbinen geleitet, die Generatoren antreiben.

Eine einfache Einrichtung zur Ausnutzung der Energie in der Brandung auflaufender Wellen besteht in der Anlage von Betonrinnen, in denen das Wasser auf ein höheres Niveau geleitet wird, von wo es, den Höhenunterschied zum Meeresspiegel nutzend, Turbinen antreiben kann.

Das energetische Potential von Meeresströmungen ist zwar sehr groß, aber auch davon ist nur ein sehr kleiner Teil wirklich nutzbar. In Betracht kämen dafür nur die großen Strömungen mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit. Abgesehen davon, dass ein solcher Eingriff beispielsweise in den Golfstrom bei Florida nur begrenzt vertretbar ist, wären Anlagen von sehr großen Abmessungen erforderlich.

Fast ebenso alt wie der Gedanke, die Energie der Gezeiten und Wellen zu verwenden, ist der, die Temperaturunterschiede im Meerwasser nutzbar zu machen. Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann Wärme nur bei ihrem Übergang von einem wärmeren in einen kälteren Körper genutzt werden. Das Wirkungsprinzip einer Anlage zur Gewinnung von Energie aus dem Wärmepotential des Meeres ist einfach. An der Oberfläche des Meeres wird durch die Einstrahlung stark erwärmtes Wasser bei Unterdruck verdampft. Dieser Dampf wird durch Turbinen geleitet, die mit Generatoren verbunden sind. Danach wird der Dampf mit Hilfe kalten Meerwassers kondensiert. Die Leistung entsteht durch den Dampfdruck und die Sogwirkung, die durch die Kondensation ausgelöst wird, wobei der Kühlprozess keinen Energieaufwand erfordert, weil dafür das kalte Meerwasser benutzt wird. Die Voraussetzungen für den Betrieb einer solchen Anlage sind wiederum leicht zu übersehen. Es muss verschieden temperiertes Wasser zur Verfügung stehen. Die notwendigen Wassermengen sind um so größer, je geringer der Temperaturunterschied ist. Beide Forderungen sind nur in tropischen Meeren erfüllt, wo unter oberflächlich stark erwärmtem Wasser in der Kaltwassersphäre darunter Wasser in ebenso unbegrenzten Mengen mit einer niedrigen Temperatur zur Verfügung steht.

Die Bedeutung all dieser auf Wärmeaustausch basierenden Verfahren zur Energiegewinnung, bei denen der Wirkungsgrad der Anlagen durch verbesserte Technologien möglicherweise noch vergrößert werden kann, ist für die tropischen Küstenländer offensichtlich. Die Wirtschaftlichkeit der genannten Verfahren kann vergrößert werden, wenn sie mit einer oder mehreren Arten anderer Nutzung verbunden werden können. Das Tiefenwasser, das zur Kühlung benutzt wird, ist sehr nährstoffreich. Beim Kühlprozess wird es erwärmt. Es eignet sich so sehr gut für die Kultur von Pflanzen und Tieren, die am Anfang der Nahrungskette im Meer stehen, denn neben seinem Nährstoffreichtum ist es praktisch frei von Krankheitserregern, Parasiten sowie Räubern, verwesenden Organismen und Verunreinigungen.

Mit schnellwachsenden Arten von Algen wurde ein rasches Wachstum bei Austern erreicht. Mit der Verfütterung von kultivierten Algen konnte aus den Nährstoffen von 3000m³ Wasser 1kg Muschelfleisch gewonnen werden. Das Kondensat, das die Energiegewinnungsanlagen verlässt, ist salzfreies Wasser und an den Küsten arider Gebiete, die unter anderen für die Errichtung solcher Anlagen in Betacht kommen, von zusätzlichem Wert.

Insgesamt handelt es sich bei den Bemühungen um die thermodynamische Energieerzeugung aus dem Meer gegenwärtig um Forschungsarbeiten. Sie zeigen aber möglicherweise eine wichtige Richtung an, in der sich die weitere Entwicklung in der komplexen Nutzung des Meeres und seiner energetischen und biologischen Potenzen bewegen kann.

5.4 Verkehrsraum

Seit alters bis zur Gegenwart und auch in absehbarer Zukunft wird das Meer vornehmlich als Verkehrsweg genutzt. Ein Großteil aller bisherigen menschlichen Anstrengungen und Aufwendungen zur Erkundung, Erforschung, Regulierung und Nutzung der Meeresnatur diente Verkehrszwecken, dem Transport von Gütern und Personen über See. Sie vergegenständlichen sich in Schiffen, Häfen, Seekanälen, Leuchtfeuern und Seezeichen, Radarketten und Nachrichtensatelliten und den vielen anderen Anlagen und Einrichtungen, die erforderlich sind, um unter heutigen Bedingungen Seeschifffahrt auf dem freien Meer betreiben zu können. Die Bedürfnisse der Kommunikation und des Handels über See ließen im Laufe von Jahrtausenden eine maritime Verkehrsinfrastruktur entstehen, sie bildeten zugleich den Ausgangspunkt für die Erforschung der Meere. Und es besteht kein Zweifel, dass vorerst die Verkehrsbedürfnisse bestimmendes Element der Meeresnutzung bleiben werden.

Die Ozeane und Nebenmeere scheinen auf den ersten Blick trennend zu wirken und die Verbindungen zwischen den Landräumen zu verhindern. Andererseits ermöglichen sie die Überwindung von Entfernungen in einer Art, wie sie auf keinem Festlandsraum denkbar ist. Die ganze Entdeckungsgeschichte ist ein Beispiel, die moderne Weltgeschichte ein Beweis dafür. 1985 wurden rund 3,5 Mrd. t Handelsgüter über eine mittlere Entfernung von 6000 km über das Meer transportiert. Das ergibt eine Transportleistung von knapp 20 Billionen Tonnenkilometern oder die mehr als fünffache Transportleistung aller Eisenbahnen der Erde zusammen. Der seewärtige Handel ergibt sich zwangsläufig aus der ständig fortschreitenden Konzentration der Produktion und der internationalen Arbeitsleistung, aus der natürlichen Verteilung der Rohstoffe auf der Erde, der Verteilung der Weltbevölkerung und ihres Bedarfs an Rohstoffen aller Art.

Die umfassende Entwicklung des Seeverkehrs setzte mit der Entdeckung der neuen Welt ein, erlangte aber zunächst noch keine allzu große Bedeutung. Entscheidend ausgeweitet hat sich der Seeverkehr erst mit der industriellen Entwicklung im ausgehenden 18. und im 19. Jahrhundert und der damit verbundenen wirtschaftlichen Expansion der damaligen Länder, vor allem Europas. Später kamen noch die USA und Japan hinzu. Diese Industrieländer konnten in bis dahin unbekanntem Maße Rohstoffe verarbeiten.

Entscheidend für die weitere Entwicklung des Seeverkehrs bis in die Gegenwart waren noch am wenigsten die natürlichen Gegebenheiten auf dem Meer. Die wichtigsten Faktoren sind hier Meeresströmungen, Stürme, Nebel und Eis. Nur letzteres zieht der Schifffahrt Grenzen, wenngleich auch die Möglichkeit besteht, Fahrrouten mit Eisbrechern offen zu halten. Mit technisch vervollkommneten größeren Schiffen, modernen Funknavigationsmethoden und der Wahl optimaler Fahrrouten wurden naturgegebene Schwierigkeiten der Hochseeschifffahrt weitgehend überwunden.

Der Trend im internationalen Schiffsverkehr ist auf die Entwicklung immer größerer Schiffe, auf eine ständige Verbesserung der Technologie des Umschlags und eine fortschreitende Spezialisierung der Schiffe auf bestimmte Transportgüter gerichtet. Ziel dieser Entwicklung ist die Bewältigung immer größerer Gütermengen bei gleichzeitiger Senkung der entstehenden Transportkosten. Hierbei sind Tanker oftmals effektiver als Schiffe. So lohnt sich die Aufwendung für einen Supertanker schon, wenn dieser nur sieben Fahrten zwischen dem Persischen Golf und Westeuropa durchführt. Solche Schiffe erfordern allerdings Wassertiefen, die in den meisten Häfen und Kanälen nicht gegeben sind. Selbst Meerengen haben nicht immer die für sie notwendige Tiefe. In der Straße von Malakka ist das wirtschaftliche Optimum der Schiffe auf 200000 tdw (Tragfähigkeitstonne; Einheit für die Ladegüter von Schiffen) begrenzt, den Großen Belt können nur Schiffe bis etwa 100000 tdw passieren. Eine Vergrößerung und Vertiefung ist nicht mehr sinnvoll, deshalb werden sie im Persischen Golf über Rohrleitungen von schwimmenden Inseln aus beladen (Offshore Loading), vor den Zielhäfen werden sie geleichtert, indem das Öl in kleinere Tankschiffe umgepumpt wird.

Die Gesamttonnage der Schiffe für trockene Massengüter ist bis 1980 auf rund 110 Mio. tdw angewachsen. Die Schiffsgrößen liegen zwischen 25000 und 150000t Tragfähigkeit. Welche Güter transportiert werden und wieweit ihr Transport überhaupt einen Sinn hat, hängt in erster Linie vom Aufwand ab, den der Transport erfordert, d.h. von den Transportkosten. Die noch ständig fortschreitende Rationalisierung des Seeverkehrs hat viele Güter überhaupt erst transportwürdig gemacht. So wurden im Laufe der Zeit immer mehr Produkte in den Seeverkehr einbezogen. Heute gibt es kaum noch ein Produkt, das nicht kostengünstig über größere Entfernungen zu Schiff transportiert werden kann. So ist amerikanische Kohle in den Seehäfen Hamburg und Bremen trotz des langen Seetransportes billiger als Ruhrkohle. Erze aus Kanada, Südamerika und Westafrika werden in alle Teile der Welt verschifft.

Abbildung 16

Rund die Hälfte der Welterdölförderung wird auf dem Seeweg transportiert

Entscheidend für die Linienführung der Schiffsverbindungen ist die regionale Verteilung der Häfen, sowie die Eignung der Häfen für einen raschen Umschlag der Transportgüter. Dabei spielt auch die Verkehrsanbindung der Häfen an ihr Hinterland eine wichtige Rolle. Das Netz der Schifffahrt ist ein Ergebnis der weltwirtschaftlichen Beziehungen, die sich wiederum aus dem allgemeinen Stand der Entwicklung der Produktivitätskräfte, dem unterschiedlichen Grad der wirtschaftlichen Entwicklung der Länder, vom Umfang ihrer natürlichen Ressourcen und nicht zuletzt aus dem jeweiligen Wirtschafts- und Gesellschaftssystem ergeben. Das System der Seewasserstraßen ist deshalb in erster Linie auf die industriell hochentwickelten Länder Westeuropas, die USA und Japan ausgerichtet. Das wird am deutlichsten, wenn man die umgeschlagenen Gütermengen betrachtet. Etwa ein Drittel entfällt auf europäische Häfen, etwa ein Fünftel auf nordamerikanische, ein weiterer hoher Prozentsatz auf japanische Häfen. Auf Westeuropa entfallen wertmäßig 40% des Weltimports und 38% des Weltexports. Die wichtigsten Schiffsrouten verlaufen zwischen den wirtschaftlichen Zentren West- und Mitteleuropas, der Westküste Nordamerikas, dem Persischen Golf und Venezuela. Im Atlantik liegt das Hauptverkehrsband zwischen Europa und dem wirtschaftlichen Schwerpunkt der USA, ihrer Ostseite. Südlich davon kreuzen sich die Routen zwischen Europa und den Häfen Brasiliens und Argentiniens einerseits und die zwischen Nordamerika und Südafrika bzw. dem Nahen Osten und dem übrigen Asien andererseits. In erster Linie Öltransportrouten sind die meridional verlaufenden Verbindungen zwischen der amerikanischen Ostküste und Venezuela sowie zwischen Westeuropa und dem Nahen Osten. Routen, die die Häfen an der West- und Ostseite des Atlantik untereinander verbinden, sind demgegenüber von geringerer Bedeutung, ebenso die zwischen den Häfen an beiden Flanken des Pazifiks. Der Panamakanal bewirkt eine gewisse Bündelung der Schifffahrtslinien, durch ihn verläuft vor allem der Verkehr zwischen den beiden Küsten der USA. Der Suezkanal hat seit der Einführung der Supertanker für den Öltransport sowie durch seine Blockierung über mehrere Jahre viel von seiner ehemaligen Bedeutung verloren. Dem soll eine Verbreiterung entgegenwirken. Im Indischen Ozean konzentriert sich der Schiffsverkehr an dessen Westflanke und im Roten Meer, sowie im Norden, wo Colombo ein wichtiger Knotenpunkt ist. An der Süd- und Ostflanke Asiens werden die Häfen Chinas und Japans am stärksten frequentiert. Dort haben die Verbindungen über den Pazifik ihren Ausgangspunkt. Australien ist nur an seiner Südseite Endpunkt von Schiffsverbindungen. Durch die industrielle Entwicklung in den sozialistischen Staaten und dem Ausbau ihrer Kontakte zu den Entwicklungsländern wurde das beschriebene Orientierungsprinzip des Seeverkehrs vielfach durchbrochen. Als Folge dieser Entwicklung sind neue Seeverbindungen entstanden, und Randmeere wie die Ostsee oder das Schwarze Meer erfahren eine kräftige Belebung durch vielbefahrene Schifffahrtslinien.

5.5 Nutzung des Meeres und Folgen am Beispiel der Nordsee

5.5.1. Vom Naturparadies zum Industriestandort

Die Nordsee hat eine Fläche von 575.000 Quadratkilometern. Ihre Südgrenze ist die Straße von Dover, im Norden geht sie etwa in Höhe der Shetland-Inseln in den Atlantik über. Die Wassertiefe liegt im südlichen Teil meist unter 50 Meter, weiter nördlich beträgt sie zwischen 120 und 150 Meter. Die mittlere Tiefe liegt bei etwa 70 Metern. Zum Vergleich: Der Atlantik reicht im Schnitt 3858 Meter tief.

Die hohe Nährstoffkonzentration der Nordsee ist die Grundlage für die Erzeugung von organischem Material durch Planktonalgen. Bis zu 100.000 Planktonalgen können in einem Liter Wasser vorkommen. Weitere Glieder in der Nahrungskette sind planktische Kleinkrebse und Fischlarven, die die Nahrungsgrundlage für größere Krebse und Fische darstellen.

Nicht nur der freie Wasserkörper ist von zahllosen Lebewesen besiedelt, sondern auch der Meeresboden. Ein einziger Quadratmeter Meeresboden beherbergt mehrere Milliarden Mikroorganismen, einige Millionen Kleintiere und Tausende größere Meerestiere wie Würmer, Muscheln und Krebse. Diese dienen als Nahrungsgrundlage für die 224 Fischarten der Nordsee, darunter die Hauptnutzfische wie Hering, Stintdorsch, Sandaal, Makrele, Sprotte, Kabeljau, Schellfisch, Seelachs, Scholle, Seezunge und Wittling. Für viele Seevögel ist die offene Nordsee ein wichtiges Nahrungsgebiet: z.B. für die an der Felsküste Helgolands brütenden Arten Trottellumme, Tordalk, Eissturmvogel und Dreizehenmöwe, aber auch für eine Reihe von Rastvögeln wie Eiderente, Seetaucher, Lappentaucher und Basstölpel.

Darüber hinaus konnten im Bereich der deutschen Nordsee bisher etwa 20 Walarten gesichtet werden; häufiger treten der Große Tümmler, der Weißschnauzendelphin und der Schweinswal auf. Seehunde nutzen die offenen Meeresgebiete als Jagd- und Wandergebiet.

5.5.2. Krisengebiet Nordsee

Als in den 60er und 70er Jahren in der Nordsee Erdöl und Erdgas entdeckt wurden, entwickelte sich eines der größten Investitionsvorhaben der Industriegeschichte. Heute ist die Nordsee weltweit das größte Fördergebiet der Offshore-Industrie und zu einem völlig erschlossenen und produktiven Industriestandort umgewandelt worden. Insgesamt fördern hier 416 Plattformen jährlich rund 205 Millionen Tonnen Erdöl und etwa 92 Mrd. Kubikmeter Erdgas. Rund 10 000km Pipeline sind verlegt worden. Mehr als 50 000 Arbeitsplätze hängen direkt von der Nordsee-Offshore-Industrie ab.

Die Ölgewinnung in der Nordsee erhält zunehmende Bedeutung:

Zur Zeit stehen über 400 feste Offshore-Anlagen in der Nordsee. Damit st sie das weltweit größte Öl- und Gasförderungsgebiet. Außerdem sind zahlreiche mobile Bohrplattformen in der Nordsee tätig. Damit hat Deutschland 1995 erstmals mehr Öl aus dieser Region importiert als aus den OPEC-Staaten (Organisation of the Petroleum Exporting Countries). Die deutschen Einfuhren von Öl erreichen damit einen Anteil von 38,8 % an den Ölimporten insgesamt.

Die Nordsee zahlt für das Öl und Gas, welches die Konzerne - u.a. Amoco, BP, Conoco, Phillips, Shell, Esso, Elf, Unocal - fördern, einen hohen Preis. Wo gehobelt wird, da fallen Späne - und zwar nicht nur bei der möglichen Versenkung von ausgedienten Plattformen, sondern auch im alltäglichen "Normalbetrieb". Nach Angaben der PARCOM, der internationalen Kommission zur Verhütung der Meeresverschmutzung, gelangten allein 1992 aus den Offshore-Anlagen insgesamt rund 14 000 Tonnen Öl und rund 100 000 Tonnen Chemikalien in die Nordsee - mit schweren negativen Auswirkungen auf die Meeresumwelt im Bereich der Plattformen. Die gesamte Fläche des durch den Förderbetrieb verunreinigten Meeresbodens der Nordsee wird auf etwa 5000 bis 8000 km² geschätzt.

5.5.3. Nutzung der Nordsee durch Schiffsverkehr

Die Nordsee ist zudem eine Region mit hohem Aufkommen an Schiffsverkehr (27,5% des weltweiten Schifffahrtsaufkommens). Tausende Tonnen Öl aus dem Schiffsbetrieb verschmutzen das Meer Jahr für Jahr - durch das Waschen von Öltanks und das illegale Einleiten von bei der Brennstoffaufbereitung anfallenden, ölhaltigen Rückständen. Die Zahl der illegalen Einleitungen aus dem Schiffsbetrieb wird allein für die Deutsche Bucht auf 1 500 pro Jahr geschätzt. Diese "chronische" Ölverschmutzung durch Schiffe ist mengenmäßig wesentlich bedeutsamer als die relativ seltenen Ölunfälle.

Abbildung 17

Lebensraum und Umweltverschmutzung Nordsee

5.5.4. Verheerende Folgen für die Umwelt

Es ist wissenschaftlich belegt, dass die Öl- und Chemikalien-Einleitungen der Offshore- Industrie die Meereslebewesen in der Nähe der Plattformen stark schädigen. Kleinste Mengen werden im Meerwasser gelöst und von den Organismen aufgenommen. Sie können so in die Nahrungskette gelangen, wo sie sich als Schadstoffe im Organismus von Kleinstlebewesen, Würmern, Muscheln, Schnecken, Krebsen, Schlangensternen, Seesternen, Fischen, Seevögeln und Meeressäugern anreichern können. Dies kann zu erheblichen Missbildungen, Verhaltens-, Wachstums- und Entwicklungsstörungen führen. Über die Nahrungskette können die Schadstoffe schließlich auch zum Menschen gelangen.

5.5.5. Belastung durch Schadstoffe und Überfischung

Trotz dieser verheerenden Folgen ist die Offshore-Industrie nur einer unter vielen Faktoren, die der Nordsee schleichend die Lebensgrundlagen entziehen und die Artenvielfalt dieses einmaligen Ökosystems bedrohen. Millionen Tonnen von Schadstoffen belasten jährlich das Meer vor unserer Haustür:

Rund 1 600 000 t Stickstoff, 56 000 t Phosphor, 22 000 t Zink. 3 800 t Kupfer, 5 900 t Blei, 200 t Cadmium, 54 t Quecksilber, drei Tonnen PCB gelangen pro Jahr über die Flüsse, über die Atmosphäre, über Direkteinleitungen und Verklappungen als Schadstoff-Einträge in die Nordsee.

Jedes Jahr werden über zwei Millionen Tonnen Nordseefisch angelandet. Davon werden 60% zu Fischmehl verarbeitet, eingesetzt vor allem als Futtermehl in der Massentierhaltung. Ein Drittel aller Fänge wird als "Abfall" wieder über Bord geworfen, weil die Fische zu klein oder nicht wertvoll genug sind oder der "falschen" Art angehören.

Angesichts der Vielzahl der Probleme ist das Versenkungsverbot für Plattformen nur eine der Greenpeace-Forderungen zum Schutz der Nordsee. Die "Brent-Spar" ist zum Symbol für die rücksichtslose Ausbeutung des Meers geworden, dessen Gesundheit für die Menschen lebenswichtig ist.

6. Bedeutung des Weltmeeres für Organismen

6.1 Das Leben im Meer

6.1.1. Der Lebensraum Meer

Das Meer nimmt nicht nur den größten Teil der Oberfläche unseres Planeten ein, es stellt auch den größten Lebensraum der Erde dar. Der ozeanische Lebensraum ist etwa dreihundertmal so groß wie der des Landes und des Süßwassers zusammen. Im Gegensatz zum Festland jedoch ist der überwiegende Teil der im Meer lebenden Organismen dem Auge des Menschen entzogen. Die Tiere und Pflanzen des Meeres gedeihen im wahrsten Sinne "im Verborgenen". Es ist zwar sicher, dass der Mensch seit seiner frühesten Entwicklung Meeresprodukte zu seinem Lebensunterhalt heranzog und sich später auch im wissenschaftlichen Sinne mit den Organismen beschäftigte, doch mussten der Umfang und die Tiefe der Erkenntnisse entsprechend den geringen Vorraussetzungen sehr unvollkommen bleiben.

Einen Durchbruch erlebte die Wissenschaft vom Leben im Meer erst mit den großen ozeanografischen Expeditionen im 19. Jahrhundert. Auf ihnen wurde neben vielen anderen Daten auch Pflanzen- und Tiermaterial gesammelt und systematisch eingeordnet. Der reinen Erkundungsphase, die sich im wesentlichen auf die Beschreibung der Organismen und ihrer Fundorte beschränkte, folgte in den letzten Jahrzehnten eine Hinwendung zur Erforschung der Lebensprozesse im Meer, der Beziehung der Organismen untereinander und zu ihrer Umwelt. Diese Wissenschaftsrichtung, die Lehre vom Zusammenleben, wird als Ökologie bezeichnet. In ihr spielt der Begriff der Biozönose, der Lebensgemeinschaft von Organismen, eine zentrale Rolle. Biozönose und Biotop werden mit den in und zwischen ihnen ablaufenden Prozessen und Wechselwirkungen, wie den Beziehungen der Organismen zur Umwelt, den Nahrungsbeziehungen, dem Stoffwechsel und dem Energiefluss, zum Ökosystem zusammengefasst.

So kann man das Meer im weitesten Sinne als Ökosystem ansehen. Es lässt sich aber, und das erscheint für seine weitere Erforschung zweckmäßig, in Untersysteme und in kleinere Einheiten gliedern. So lassen sich zwei große Teilbereiche, zum einen das pelagische Ökosystem, der Lebensraum des freien Wassers mit seinen Bewohnern, und zum anderen das Benthal, der Lebensraum am Meeresgrund, leicht voneinander abgrenzen.

Abbildung 18

schematische Untergliederung der einzelnen Lebensräume im Meer

6.1.2. Das Leben im Pelagial

Die Organismen, die im freien Wasser, im Pelagial, leben, werden nach ihrer Beweglichkeit in das Plankton und das Nekton untergliedert. Das Plankton, dem sowohl pflanzliche Organismen (Bakterien, Pilze, Algen) wie tierische Vertreter (Protozoen, Hohltiere, Krebse, Würmer usw.) angehören, ist den Wasserbewegungen vorwiegend passiv ausgesetzt. Zum Nekton werden dagegen die höheren Tiere, wie Fische, Reptilien und Säuger, gezählt, die sich im Meer aktiv fortbewegen können.

Das pflanzliche Plankton ist der eigentliche Produzent organischer Substanz im Meer. Außer den Produzenten gehören aber auch Bakterien, Pilze und Hefen zum Phytoplankton. Sie haben ebenfalls eine bestimmte Bedeutung im Stoffkreislauf und fungieren in dem System als sogenannte Destruenten, die, auf Partikeln sitzend oder frei schwebend, gelöste organische Substanzen aufnehmen, für ihre Energiebedürfnisse nutzen und dabei wieder in ihre anorganischen Bausteine zerlegen. Auf diese Weise stehen dem autotrophen Phytoplankton erneut die notwendigen Nährsalze zur Verfügung.

Die Bakterien sind kernlose Organismen von geringer Größe (0,2 - 5 _m). Man kann sie von der Meeresoberfläche bis in die Tiefsee, im Pelagial und am Grund finden. Zu der gleichen systematische Gruppe werden die blaugrünen Algen gezählt, in deren Zellen die Kernsubstanz wie bei den Bakterien verteilt ist und keinen Zellkern bildet.

Eine weitaus größere Rolle spielen im pflanzlichen Plankton die Kieselalgen und die Panzeralgen. Es sind mikroskopisch kleine Algen unterschiedlicher Form, zwischen 0,01 und 0,5mm groß, die einzeln oder in langen Zellketten vorkommen können. Kieselalgen stellen relativ hohe Ansprüche an den Nährsalzgehalt des Wassers und sind deshalb für die produktivsten Meeresgebiete typisch.

Die Panzeralgen bilden eine Hülle aus Zellulose oder bleiben gänzlich ohne Schale. Deshalb tragen einige ihren Namen zu Unrecht. Ein Teil der Panzeralgen hat seine Pigmente, die sie als Pflanzen ausweisen, verloren oder zumindest zeitweilig zurückgebildet und muss deshalb organische Substanz aufnehmen. Somit stellt sie das Bindeglied zum Zooplankton, den tierischen Vertretern, dar.

Das Zooplankton umfasst mikroskopisch kleine Einzeller wie die Foraminiferen (Kammerlinge) oder Tintinniden (Wimperinfusorien), aber auch metergroße Tiere wie Medusen und Fische. Obwohl die Mehrzahl der Fische zum Nekton gezählt wird, muss man den Mondfisch aufgrund seiner Lebensweise zum Makroplankton rechnen. Dieser Bewohner tropischer Meere, der 3m lang und bis zu 1t schwer werden kann, liegt träge an der Meeresoberfläche und lässt sich durch die Strömungen verdriften.

Unter dem Zooplankton finden wir Tiere, die ihren gesamten Lebenszyklus im Pelagial verbringen, wohingegen andere nur Teile ihrer Entwicklung vom ei bis zum erwachsenen Tier im freien Wasser verleben. Die erste Gruppe, das Holoplankton, umfasst vorrangig Bewohner der Hochsee und stellt den Hauptteil des marinen Zooplanktons. Das Meroplankton, die zweite Gruppe, setzt sich aus Tieren zusammen, deren erwachsene Formen gewöhnlich als Benthostiere leben und von denen nur Eier und Larvenstadien einige Zeit im Pelagial verbringen. Dazu gehören Entwicklungsstadien von Würmern, Weichtieren, Stachelhäutern und Fischen.

Von den Einzellern haben besonders die Wurzelfüßer Bedeutung. Zu ihnen gehören die Kammerlinge und die Strahlentierchen. Beide Gruppen treten unter günstigen Bedingungen in großen Individuenzahlen auf und spielen deshalb im Stoffkreislauf des Meeres eine große Rolle.

Eine weitaus höhere Organisationsform stellen die pelagischen Vertreter der Vielzeller dar.

Hier existiert bereits eine funktionelle Differenzierung von Zellen und Organen.

Sehr stark verbreitet und auch wegen ihrer Größe und mitunter unangenehmen Wirkung gut bekannt sind die Nesseltiere. In den warmen Sommermonaten bevölkern dichte Schwärme der Ohrenqualle die Ostsee. Mit dem Tiefenwasser gelangt aus dem Kattegatt auch die gelbe Haarqualle in unseren Raum. Die Medusen der Scyphozoa und der Hydrozoa, einer weiteren, aber kleineren und unscheinbaren Gruppe, kommen nur zu bestimmten Jahreszeiten im Pelagial vor. Alle sind typische Meroplankter, die in ihrer Entwicklung einen Generationswechsel aufweisen.

Anders als diese schon durch die Art der Fortpflanzung vorrangig auf die Küstengewässer beschränkten Gruppen zählen die Staatsquallen und die Rippenquallen zu den echten Holoplanktern.

Die Nesseltiere erhalten aufgrund der großen Individuenzahlen, mit denen sie in den Sommermonaten in den gemäßigten Breiten und ganzjährig in den Tropen und Subtropen auftreten, große Bedeutung für den pelagischen Stoffkreislauf. Sie ernähren sich von planktischen Krebsen und anderen Tieren und entziehen Nutzfischen wie dem Hering einen Teil der Nahrung. Sie selber stellen aber eine ,,Sackgasse" in der Nahrungskette dar, denn sie werden von anderen Tieren nicht gefressen, bilden also ein nicht weiter verwertbares Endglied.

Die mit Abstand wichtigste Gruppe der Planktontiere sind die Krebse. Vergleichbar den Insekten an Land, stellen sie im Meer bezüglich Arten und Individuenzahl den größten Anteil der Fauna. Unter ihnen wiederum kommt dem Ruderfußkrebs der größte Stellenwert im Stoffkreislauf zu. Die größten Formen werden etwa 12 mm groß. Unter den höheren Krebsen bilden die Euphausiden die wichtigste Gruppe des Zooplanktons. Sie werden bis zu 5cm lang und umfassen vorrangig ozeanische Tiere. Ihr bekanntester Vertreter ist der Krill, der im arktischen Wassergürtel in solcher Dichte vorkommt, dass er den Bartenwalen als ausschließliche Nahrung dient.

Auch die Weichtiere (Mollusken) haben planktische Formen entwickelt. Dazu gehören die Flügelschnecken und die Heteropoden.

Eine Gruppe von Tieren, deren verwandtschaftliche Beziehungen bis heute nicht geklärt sind, stellen die Pfeilwürmer dar. Diese glasklaren, bis zu 2cm langen Organismen sind bis auf eine Art alle im marinen Pelagial beheimatet. Die Pfeilwürmer leben räuberisch, fallen neben Krebstieren auch Fischlarven an und stellen ein wichtiges Zwischenglied in der Nahrungskette dar.

Zum Zooplankton muss man außer den bereits aufgeführten Gruppen auch einige Vertreter der Fische zählen. Eier und Larven der Fische kommen im Pelagial vor, aber eine Reihe von kleinen Tiefseefischen, etwa die Leuchtsardinen, wird hier ebenfalls eingruppiert. Die kleinen, etwa 5cm langen Leuchtsardinen leben tagsüber im oberen Mesopeligial (250 bis 500m Tiefe) der tropischen und subtropischen Meere und bilden hier gemeinsam mit Krebstieren und Tintenfischen die sogenannte Echostreuschicht. Nachts steigen sie an die Meeresoberfläche auf, um im planktonreichen Oberflächenwasser zu weiden. Ein anderes Beispiel für einen ,,Plankton"-Fisch ist der bereits erwähnte Mondfisch.

Die Tiere, die man unter dem Begriff Nekton zusammenfasst, können aktiv größere Ortsveränderungen auch entgegen den Meereströmungen ausführen. Aufgrund ihrer Größe und Bedeutung für den Menschen sind die Vertreter des Nektons auch viel besser bekannt als die Planktonorganismen.

Die arten- und individuenreichste Gruppe des Nektons stellen die Fische dar. Experten schätzen die marine Artenzahl auf etwa 40 000. Sie haben vielfältige Formen und Größen in Anpassung an ihre Umwelt und ihre Lebensweise entwickelt. Die kleinsten Fische sind wenige Zentimeter lang, während die größten, die Walhaie, bis zu 14m erreichen. Wie in Größe und Form variieren die Fische auch in der Farbe. Die Bewohner der durchleuchteten Schichten der Ozeane sind silbrigweiß und haben einen dunkleren Rücken, während die prächtig gefärbten Fische der Korallenriffe dieses Biotop mit ihrer Schönheit zum untermeerischen Paradies gemacht haben.

Die im Meer lebenden Fische gehören systematisch drei Klassen an, den Kieferlosen, den Knorpelfischen und den Knochenfischen. Die Knorpelfische verdanken ihren Namen ihrem Achsenskelett aus dieser Gewebeart. Charakterisiert werden sie durch 5 bis 7 Kiemenspalten und ein unterständiges Maul. Zu ihnen gehören die Haie und Rochen. Die Haie besitzen praktisch in allen Meeren Vertreter und ernähren sich durchweg von Tieren, wobei Fische überwiegend die Hauptnahrung ist. Allerdings gibt es auch einige Arten, die sich von Zooplankton ernähren, wie der größte Hai, der Walhai.

Die Haie sind als gefährliche Raubtiere der Meere verschrien und angesichts dieser Tatsache allgemein gefürchtet. Allerdings sind nicht alle Arten für den Menschen gefährlich. Insgesamt kommt auch dem Hai im marinen Ökosystem eine bestimmte Rolle zu. Nicht umsonst wird er als die ,,Gesundheitspolizei" des Meeres bezeichnet, weil er kranke Fische, die nicht mehr so beweglich sind, auffrisst.

Den größten Artenreichtum hat die Klasse der Knochenfische entwickelt. Sie besitzen ein durch Kalkeinlagerungen verknöchertes Skelett. Von den vielen bekannten Fischarten wird jedoch nur ein kleiner Teil durch den Menschen als Nahrungsobjekt genutzt. Unabhängig von dem menschlichen Interesse kommt den sogenannten Massenfischen (Hering, Sardine, Makrele, Kabeljau u.a.) wegen ihrer hohen Individuenzahl und den daraus resultierenden Nahrungsanforderungen im Ökosystem die größte Bedeutung zu.

An erster Stelle unter den Massenfischen stehen die Heringsartigen. Den größten Anteil am Weltfischfang hat die Anchoveta, die vor der Westküste von Südamerika gefangen wird. An den Küsten Nordeuropas nimmt ihre Rolle der Hering ein. Zur gleichen Gruppe gehören außerdem die Sardine, die mit verschiedenen Arten in der Biskaya, im Mittelmeer und im Auftriebsgebiet vor Nordwestafrika vorkommt, und der Manhaden an der Ostküste Nordamerikas.

Abbildung 19

Wichtige Nutzfische des Meeres

Eine weitere Gruppe wichtiger Nutzfische umfasst die Dorschartigen. Zu ihnen gehören der Kabeljau mit seiner kleineren Ostseerasse, dem Dorsch, der Seelachs und der Schellfisch, die beide im Nordatlantik heimisch sind, sowie der weltweit verbreitete Seehecht.

Typische Hochseefische sind die Makrelenartigen, wie die Makrelen, die Thune, der Schwertfisch, der Segelfisch, die Goldmakrele u.a. Sie fungieren aufgrund ihrer idealen Stromlinienform als Jäger im Epipelagial der Hochsee.

Ein Fisch, dem sie dort nachstellen und der zum Überleben eine besondere Form der Flucht entwickelt hat, ist der Fliegende Fisch. Der Name ist im Prinzip falsch, denn der Fisch kann nicht fliegen, er segelt nur. Ähnlich wie der Fliegende Fisch gibt es bei anderen Fischen vielerlei Anpassungen an die Umwelt. So zum Beispiel auch die possierlichen Seepferdchen oder die Schiffshalter, die am Kopf eine Sauplatte besitzen, damit sie sich an Haien und anderen Fischen festheften können.

Besondere Anpassungen an ihren Lebensraum zeigen viele Tiefseefische. Als Beispiel soll die Nennung der verschiedenen Arten der Anglerfische reichen. Die Weibchen besitzen über dem Maul eine am Ende durch ein Leuchtorgan besetzte Peitsche. Nähert sich ein kleines Beutetier der ,,Angel", öffnen die Fische ihr großes Maul, und durch den entstehenden Sog wird das Wasser mitsamt dem Beutetier ins Maul befördert. Neben der Schwierigkeit des Nahrungserwerbs in den lichtlosen Tiefen des Bathypelagials ist dort auch das gegenseitige Auffinden von Männchen und Weibchen zur Befruchtung der Eier problematisch. So wird die Begattung dadurch gesichert, dass sich bei einigen Anglerfischen die Männchen an den Weibchen anheften.

Zum Nekton gehört ferner eine Reihe von Reptilien. Sie fanden im Gegensatz zu den Amphibien, die in den Ozeanen gänzlich fehlen, auch Wege in das salzige Element. Während die Krokodile nur bis in die Mündungsgebiete großer Ströme und damit ins Brackwasser vordringen, leben auf den Galapagosinseln im Pazifik Echsen, Iguanas, die sich von marinen Algen ernähren.

Zu echten Meerestieren haben sich die Seeschlangen entwickelt. Sie bewohnen den Pazifik und Indik und leben vom Land völlig unabhängig. Zumeist sind sie lebendgebärend und können bis zu 2m lang werden.

Zu den Reptilein gehören auch die Schildkröten, von denen im Meer fünf Arten vorkommen. Bei ihnen haben sich die vier Extremitäten zu Schwimmflossen umgebildet. Nur die Weibchen kommen zur Eiablage an Land und überlassen der Sonne das Brutgeschäft der im Strand vergrabenen Eier. Die Lederschildkröte ist die größte unter den Seeschildkröten und erreicht eine Länge von 3m und ein Masse bis zu 1t.

Die beste Anpassung an den Lebensraum Meer erreichen Pinguine. Bei ihnen haben sich die Flügel in Schwimmflossen umgewandelt, wodurch sie ihre Flugfähigkeit verloren haben. Im Wasser jedoch bewegen sich Pinguine außerordentlich gewandt und sind sehr schnelle Schwimmer. Ihr Hauptverbreitungsgürtel ist der antarktische Wassergürtel, doch dringen sie an den Westküsten von Südamerika und Südafrika mit dem kalten Humboldt- bzw. Benguelastrom bis in tropische Breiten vor.

Ausgesprochene Vögel der Hochsee in der südlichen Hemisphäre sind die Albatrosse, die eine Flügelspanne von 2,5m erreichen. Wesentlich kleiner, aber fast ebenso gute Flieger sind die sowohl auf der nördlichen wie auf der südlichen Halbkugel verbreiteten Sturmvögel. Pelikane und Kormorane sind besonders im Kaltwasserauftriebsgebiet an der Westküste Südamerikas beheimatet, wo sie reiche Fischnahrung vorfinden.

Zum Nekton gehören letztlich auch die Säugetiere des Meeres. Sie haben in früheren erdgeschichtlichen Perioden den Weg ins Meer zurückgefunden, denn die Säuger entwickelten sich an Land. Die vollkommenste Anpassung gelang jenen Tieren, aus denen die heute lebenden Wale hervorgingen.

Unter den Walen befindet sich das größte in unserer Zeit lebende Tier, der Blauwal. Er kann mehr als 30m lang werden und über 100t schwer werden. Der Blauwal gehört wie der Finn- und der Grauwal zu den Bartenwalen. Sie ernähren sich von planktischen Krebstieren, vor allem dem Krill.

Eine zweite Gruppe der Wale bilden Zahlwale. Im Gegensatz zu den Bartenwalen tragen bei ihnen Ober- und Unterkiefer konische Zähne. Ihre Nahrung besteht vorwiegend aus Fischen und Tintenfischen. Der größte Vertreter der Zahnwale ist der Pottwal, der eine Länge von 15m erreicht. Zu den Zahnwalen gehört auch der Mörderwal. Er ernährt sich von Robben und Delphinen und ist der einzige Feind der Wale. Die Delphine, ebenfalls Zahnwale, leben in großen "Schulen" in den warmen Meeren und begleiten als ausgezeichnete Schwimmer mit Vorliebe Schiffe.

Während sich die Wale zu echten Meerestieren entwickelt haben, müssen die Robben, Seelöwen und Walrosse zum Absetzten und zur Aufzucht ihrer Jungen an Land. Zu den Raubtieren, die einen großen Tel ihres Lebens im Wasser verbringen, gehören auch der Eisbär und der Seeotter. Die Eisbären sind nur in den arktischen Gewässern heimisch, während Seeotter noch an der Westküste Nordamerikas vorkommen.

6.1.3. Das Leben am Meeresgrund

Nachdem das Leben im freien Wasser mit seinen vielen Anpassungen an diesen spezifischen Lebensraum beschrieben wurden ist, geht es nun um die Organismen, die sich am Meeresgrund entwickelt haben. Alle Organismen mit Beziehungen zum Boden fasst man unter dem Gesamtbegriff Benthos zusammen. Tiere, die sich auf dem Boden bzw. unmittelbar darüber befinden, repräsentieren die Epifauna, während solche, die in ihm eingegraben sind oder ihn durchwühlen, zur End- oder Infauna gehören.

Alle hier lebenden Pflanzen (Phytobenthos), Tiere (Zoobenthos) und Mikroben werden durch die Beziehung zum Untergrund, zum Substrat, in besonderer Weise geprägt. Die Hart-, Weich- und Sandböden sowie die untermeerischen Pflanzenwiesen werden von unterschiedlichen Gemeinschaften mit typischen Lebensformen besiedelt. Das kann nicht überraschen, ist doch die Sedimentqualität das Ergebnis der komplexen Wirkung von abiotischen und biotischen Faktoren. Dabei bestimmen die Wasserbewegung und die biologische Produktion des darüber befindlichen Pelagials die Sedimentationsvorgänge und die Beweglichkeit der einzelnen Substratteilchen und beeinflussen so die Nahrungsversorgung der Bodentiere und das Mikroklima am und im Boden.

Der Grad der Bindung an das Substrat ist in der Regel sehr eng, wobei hervorgehoben werden muss, dass die jeweilige Art nicht während des gesamten Lebenszyklus an das Substrat gebunden zu sein braucht, sondern größtenteils bestimmte Entwicklungsstadien als Eier oder Larven hemiplanktisch im Pelagial leben. Die damit gegebene Möglichkeit zur Ausbreitung der Art und der Erschließung neuer Verbreitungsräume erscheinen bei der relativen Ortstreue der benthischen Formen als besonders wichtig.

Jeder kennt die dattelförmigen, dunkelbraun gefärbten Miesmuscheln, die teilweise in einer dicken Schicht dicht unter der Wasseroberfläche anstehende Felsflächen, Molen und Buhnen besiedeln. Die Muscheln bilden sogenannte Byssusfäden als hornartige Verankerungsfäden aus, mit denen sie sich so fest an das Substrat anheften, dass ihnen selbst stürmische See nichts anhaben kann. Die Miesmuschel spielt nicht nur im Küstenökosystem eine wichtige Rolle, sondern ist auch ein wichtiges Objekt der industriellen Eiweißproduktion geworden. Tiere wie die Miesmuschel oder den Seestern, der teilweise ausschließlich von der Miesmuschel lebt, werden zur Epifauna des Benthos gerechnet, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie auf dem Substrat lebt und dabei alle Möglichkeiten nutzt, um aus dem umgebenen Wasser nahrungsmäßig zu profitieren und die Verbreitung über Larven zu sichern. An der Ostsee im flachen Wasser des Sandstrandes gut zu beobachten ist der Köderwurm oder Sandpiers, der in bis zu 30cm tiefen Röhren lebt und zu den Meeresringelwürmern gehört. Das dicke Vorderende des Wurms trägt kräftige Borsten und leuchtendrot gefärbte Kiemen, während dem kürzeren dünnen Hinterende beides fehlt. Der Köderwurm ist ein Beispiel für ein Tier der Endofauna des Sandes und macht deutlich, welche speziellen Anpassungsformen an die Substrate entwickelt werden können.

Zusammengefasst ergibt sich folgendes Bild. Die Pflanzen, die natürlich nur in den durchlichteten, flachen Küstenzonen leben können, haben bei den Grün-, Braun- und Rotalgen einen deutlichen Schwerpunkt im Benthal. Das tierische Benthos ist mit rund 157000

Arten im Meer vertreten, wobei vier Fünftel der benthischen Tierarten zur Epifauna gehören, die allerdings nur ein Zehntel der Gesamtfläche besiedelt, während ein Fünftel der benthichen Tierarten der Endofauna zuzurechnen ist, die aber 90% der Gesamtfläche erobert hat. Der Hartboden weist eine artenreiche Epifauna auf mit zahlreichen festsitzenden Formen aus den Gruppen der Schwämme, Hydroidpolypen, Seerosen, vielborstigen Würmer, Moostierchen, Armfüßer, Kranzfühler, Seepocken und Seescheiden. Außerdem besiedeln den Felsboden zahlreiche halbsesshafte und frei bewegliche Formen, wie vielborstige Würmer, Krebse, Käferschnecken, Strandschnecken, Muscheln, Seeigel, Seesterne, Seelilien und Seegurken, um nur die wichtigsten zu nennen. In Spalten und Ritzen lagert sich häufig Sediment ab. In diesem Lebensraum finden wir deshalb eine Reihe von Vertretern des Weichbodens, aber auch speziell angepasste Hastbodenfauna. In Kalkgestein, Korallenriffen, Mergel und Kalkgestein, Korallenriffen, Mergel und Kalkschalen von Tieren bohren Schwämme, Vielborster und Muscheln.

Die frei bewegliche Epifauna des Sandes ist relativ artenarm. Die Sandgarnele Crangon und die kleinen Schollen und Flundern sind am bekanntesten. Sie demonstrieren gleichzeitig die Fähigkeit zum blitzschnellen Vergraben, so dass nur noch Augen herausschauen, und die optimale Farbanpassung an die Umgebung, die ein Entdecken durch Feinde (besonders Strandvögel) erschwert. Einige Asseln, Kurzschwanzkrebse, Schnecken, Seesterne und Grundeln vervollständigen die Liste.

Der Sand bietet für die Vertreter der Endofauna wegen der relativen Härte des Substrats keine optimalen Lebensbedingungen. Deshalb findet man auch nur wenige frei bewegliche Formen, die das Substrat durchwühlen.

Abbildung 20

Der Weichboden besitzt wegen des sehr feinen Sediments, das keine Lückenräume frei lässt, nur eine Epifauna und eine Endofauna. Relativ artenreich sind in diesem Lebensraum wiederum die Vielborster vertreten, zu denen beispielsweise der Pfauenfederwurm als eine im Boden eingepfählte Form zählt. Seefedern, Seeanemonen, wenige Hydroidpolypen und eine Haarsterngattung gehören zu dem gleichen Lebensformtyp. Die frei bewegliche Epifauna wird von kriechenden und schreitenden Formen gestellt, wie Strudelwürmer, Vielborster, Muschelkrebse, manche Seesterne, Schlangensterne und vor allem Seegurken, oder Asseln, Spaltfußkrebse und Asselspinnen.

Einen besonderen Lebensraum bilden unterseeische Pflanzenwiesen. Dieser als Phytal bezeichnete Bereich wird von den größeren Vertretern der Grün-, Rot- und Braunalgen gebildet, deren faden-, riemen- oder strangenförmige Wuchsformen oder auch breite bzw. gelappte Gebilde in dichten Beständen den Tieren einen Lebensraum bieten.

Die ökologische Gliederung des Benthos stellt ein Mosaik von Biozönosen dar, die ihrerseits in kleinere Einheiten gegliedert sein können. Die qualitative und quantitative Zusammensetzung sind einerseits das Resultat der historischen Entwicklung und andererseits Ergebnis der abiotischen und biotischen Gegebenheiten, die gegenwärtig herrschen und ein Ensemble von aufeinander abgestimmten Arten zusammenführen.

6.2 Belastung und Schutz

Als Cousteau 1970 von einer Weltreise zurückkehrte, sagte er, dass der Ozean aufgrund der menschlichen Tätigkeit verfärbt und krank sei. Diese Auffassung stellt keine Ausnahme dar. Ausgelöst durch spektakuläre Schadensfälle wie katastrophale Ölverschmutzungen und Fischsterben, die auf das zufällige oder absichtliche Einbringen gefährlicher Substanzen in das Meer zurückzuführbar waren, beschäftigte sich die öffentliche Meinung zunehmend mit Problemen der "Gesundheit der Ozeane".

Was versteht man dabei objektiv unter dem Begriff Meeresverschmutzung? Die Zwischenstaatliche Ozeanografische Kommission (IOC) definiert die Meeresverschmutzung sinngemäß als "die unmittelbare oder mittelbare Zuführung von Stoffen oder Energie durch den Menschen in die Meeresumwelt einschließlich der Flussmündungen, die eine Gefährdung der menschlichen Gesundheit, eine Schädigung mariner Lebewesen, eine Behinderung von Tätigkeiten auf See einschließlich der Fischerei, eine Beeinträchtigung des Gebrauchtwertes des Meerwassers und eine Verminderung von Annehmlichkeiten hervorruft."

In diesem Sinne war die Beeinflussung des Meeres bis vor wenigen Jahrzehnten ohne erkennbare Folgen. Alle Zufuhren von Fremdstoffen jeglicher Art haben den natürlichen Zustand des Meeres nicht negativ verändert. Mit der fortschreitenden industriellen Entwicklung insbesondere seit dem Zweiten Weltkrieg vollziehen sich jedoch ständig stärker werdende Eingriffe in den gesamten Naturhaushalt der Erde. Sie spielen sich naturgemäß in erster Linie auf den Festländern ab. Von hier gelangen aber vornehmlich über die Flüsse sowie indirekt über die Atmosphäre immer größer werdende Mengen von Stoffen der verschiedensten Art in das Meer, wo sie als Fremd-, Schad- und Giftstoffe auftreten und zusammen mit denen, die bei der Nutzung des Meeres direkt in das Meerwasser eingebracht werden, das natürliche Gleichgewicht des Stoff- und Ökosystems Meer negativ beeinflussen. Diese Stoffzufuhren, die das Meer in Selbstreinigungsprozessen nicht mehr bewältigen kann, werden unter der Bezeichnung Verschmutzung des Meeres zusammengefasst. Die wichtigsten Verschmutzungskomponenten entstammen den Festländern: kommunale Abwässer, industrielle Abfallstoffe, Radionukleide, Schädlingsbekämpfungsmittel sowie Schmutzstoffe aus der Luft. Die Verschmutzung durch die Schifffahrt besteht in erster Linie aus Öl. Auch aus der Bohrtätigkeit bei der Erkundung und Erschließung von submarinen Lagerstätten gelangen Schmutzstoffe in das Meer.

Mit den kommunalen Abwässern werden dem Meer große Mengen kohlenstoff-. stickstoff- und phosphorhaltiger Verbindungen zugeführt, die insgesamt eutrophierend wirken. Die überwiegend organischen Schmutzstoffe enthalten außerdem viele Keime, deren Häufigkeit deshalb besonders in der Nähe von Flussmündungen groß ist. Die industriellen Abfallstoffe sind mit vorwiegend anorganischen Verbindungen, darunter insbesondere mit giftigen Schwermetallionen angereicherte Abwässer oder solche mit einer organischen Schmutzlast, die wie die kommunalen Abwässer sauerstoffzehrend sind und einen großen Nährstoffgehalt haben. Sie kommen nicht nur durch die Flüsse ins Meer, sondern werden auch in großen Mengen auf die hohe See transportiert und dort verklappt. In die Kategorie industrieller Abfallstoffe gehören auch Feststoffe, wie Kraftwerksasche. Radionukleide sind in großen Mengen bei Kernwaffenversuchen über die Atmosphäre in das Meerwasser gelangt. In die gleiche Kategorie sind chemische Giftkampfstoffe und Munition einzureihen, die in festen Behältern verschlossen im Meer versenkt wurden. Unter den Schädlingsbekämpfungsmitteln aus der Land- und Forstwirtschaft, die durch Flüsse und Niederschläge in das Meer eingetragen werden, sind besonders Quecksilberverbindungen, synthetische Chlorkohlenwasserstoffe und besonders DDT-Mittel zu nennen. Aus der Luft wird dem Meer über die atmosphärische Zirkulation u.a. Blei aus Antiklopfmitteln der Treibstoffe zugeführt. Das in das Meer gelangende Öl entstammt zum Teil dem Schiffsbetrieb, zum größten Teil jedoch der Spülung der Tankräume sowie Schiffshavarien.

Seit der Havarie des Tankers ,,Torrey Canyon" im März 1967 bei den Scilly-lnseln, bei der in wenigen Stunden 100000t Öl in das Meer flossen, ist die Kette der Tankerunfälle nicht mehr abgerissen. Hinzugekommen sind neuerdings Havarien bei Bohrungen im Schelfbereich. So gelangten im Juni 1979 nach einer Explosion an einem Bohrturm im Golf von Mexiko mehr als eine halbe Mio. m³ Öl aus dem Bohrloch unmittelbar in das Meer.

Das Verhalten der Schmutzstoffe im Meer ist sehr unterschiedlich. Da ihr Abbau in erster Linie durch biologische Prozesse erfolgt, ist ihre Verdünnung von entscheidender Bedeutung. Bei der Verklappung von Abwässern wird sie zunächst durch ihre Abgabe im Schiffsschraubenbereich erreicht. Die Endverdünnung aller eingetragenen Stoffe kann jedoch nur durch natürliche Vorgänge erfolgen. Maßgeblich sind dabei die natürlichen Wasserbewegungen, wie Turbulenz, Gezeiten und Strömungen, und die ozeanographischen Verhältnisse in ihrer Gesamtheit. Ein hoher Salzgehalt kann Säuren neutralisieren, reduziert aber die Fähigkeit des Wassers, Sauerstoff zu lösen, der dann nicht in ausreichender Menge zum Abbau fäulnisfähiger Stoffe vorhanden ist. Der Salzgehalt variiert die Toxizität von Giftstoffen. Eine thermohaline Schichtung des Meerwassers verhindert eine wirksame Durchmischung, wie das beispielsweise bei der Ostsee der Fall ist. Hohe Temperaturen begünstigen den Stoffabbau und wirken sich auch bakteriologisch günstig aus. Starke Wasserbewegung fördern die Durchmischung, Strömungen können die Schmutzstoffe aber auch weiträumig oberflächig verdriften. Rand- und Nebenmeere werden meist weniger gut durchmischt, so dass hier der Stoffabbau nur langsamer erfolgen kann.

7. Bedeutung des Weltmeeres für das Klima

7.1 Klimafaktor Meer allgemein

Schon vor rund hundert Jahren vermuteten Klimatologen, dass Lufttemperatur und - feuchtigkeit auf dem Kontinent in erheblichem Maße von der Lage und Intensität der Meeresströmungen abhängen. Bereits zu jener Zeit schlossen sie auf die Möglichkeit, das Wetter langfristig vorherzusagen, wenn erst einmal genügend Kenntnisse über Strömungen vorhanden sind. Obwohl das Wesen des Problems schon damals erkannt wurde, steht doch eine befriedigende Lösung noch immer aus.

Die Atmosphäre reagiert sehr empfindlich gegenüber Änderungen in der Beschaffenheit der Erdoberfläche. Demzufolge müssen sich auch Schwankungen der Eigenschaften der Ozeanoberfläche im Verhalten der Atmosphäre widerspiegeln. Gegenüber der Atmosphäre kann das Meer wegen seiner hohen Dichte und Wärmekapazität als träge angesehen werden. Die obersten drei Meter des Ozeans haben im Mittel denselben Wärmeinhalt wie eine darüber befindliche Luftsäule, die die gesamte Atmosphäre durchsetzt. Das erklärt den stabilisierenden Einfluß des Meeres auf das globale Klima.

Im Hinblick auf die Wechselwirkung zwischen Meer und Atmosphäre lassen sich Vorgänge ganz unterschiedlicher Größenordnungen unterscheiden, die aber miteinander verknüpft sind. Hier erst einmal zusammenfassend die Eigenschaften, die die Wirkung des Ozeans auf die Atmosphäre bestimmen:

- Der Ozean hat eine ungeheuere Größe, auf der Südhalbkugel sind 85% der Gesamtfläche mit Wasser bedeckt.
- Vor allem in den Tropen existiert eine beständige Schichtung, die eine dünne warme Oberflächenschicht und ein mächtiges Kaltwasserreservoir voneinander trennt.
- Die Hauptmasse des kalten Wassers ist von der Atmosphäre isoliert, nur bei sehr langanhaltenden Prozessen muss auch die Kaltwassersphäre berücksichtigt werden.
- Die große Wärmekapazität und die langsamen Bewegungen des Ozeans führen zu einem relativ langsamen Ansprechen gegenüber Wirkungen aus der Atmosphäre. Die thermische Ausgeglichenheit äußert sich auch in dem geringen Tagesgang und darin, dass der Jahresgang auf die obersten 100 bis 200m beschränkt bleibt. In Regionen mit starken Strömungen können die jahreszeitlichen Variationen sogar von Temperaturfluktuationen überlagert sein, die mit dem Durchzug mittelmaßstäblicher Wasserwirbel zusammenhängen.
- Der Ozean ist die Hauptquelle der atmosphärischen Feuchtigkeit, was ebenfalls zu sehr komplexen Wirkungen und Gegenwirkungen führt.

7.2 Klimabesonderheit El Niño

Wenn Klimatologen Ursache-Wirkung-Mechanismen betrachten, dann unterscheiden sie immer zwischen externen und internen Vorgängen als Wechselwirkung innerhalb des Klimasystems, das heißt des Verbunds Atmosphäre-Ozean-Eis-Land-Biosphäre aufzufassen, und das El-Niño-Phänomen gehören dazu. Davon sind solche Vorgänge zu unterscheiden, die keine Wechselwirkungen aufweisen und daher auch als ,,extern" oder ,,extrinsisch" bezeichnet werden, was aber nicht mit ,,extraterrestrisch" verwechselt werden darf. Explosive Vulkanausbrüche sind Beispiel für externe Einflüsse auf die Atmosphäre beziehungsweise das Klima keine Vulkanausbrüche auslösen kann. Auch die solare Aktivität ist ein solcher externer und in diesem Fall gleichzeitig ein extraterrestrischer Einfluß, da es sich um einen Vorgang handelt, der sich außerhalb der Erde abspielt. Selbst der anthropogene Zusatz- Treibhauseffekt wird meist als extern angesehen, obwohl das problematisch ist. Interne wie externe Vorgänge können außerdem zyklisch oder quasizyklisch sein. Geschieht dies relativ kurzfristig, so ist das als eine Art Eigenschwingung des Klimasystems aufzufassen, die nicht als Klimaänderung missdeutet werden darf. Dazu gehören der Jahres- und Tagesgang, das heißt die Unterschiede zwischen Sommer und Winter oder Tag und Nacht. Beides sind übrigens externe Vorgänge, die nicht genau periodisch sind, obwohl das auf die astronomische Anregung - Erdbahn um die Sonne bei bestimmter Erdachsenneigung beziehungsweise Erdrotation - durchaus zutrifft. Atmosphärische Störungen sorgen nämlich dafür, dass der Abstand zwischen sommerlicher Höchst- und winterlicher Tiefsttemperatur, bei Tag und Nacht ist es ähnlich, nicht immer exakt gleich ist. In diesem Fall, bei gewisser Unregelmäßigkeit, spricht man auch von einem Quasizyklus.

Während nun der mittlere Tages- und Jahresgang als typische "klimaimmanente" Vorgänge uns allen vertraut sind, trifft das auf die quasizweijährige Oszillation (QBO) und das El-Niño- Phänomen nicht zu. Die QBO ist insbesondere in der tropischen Stratosphäre ausgeprägt, wo sie als ungefähr zweijährige Schwankungen zwischen vorherrschenden West- und Ostwinden in Erscheinung tritt und dabei unter anderem die stratosphärische O3-Konzentration oder ob die Ausbreitung vulkanischer Partikelwolken beeinflusst. Aber auch in der unteren Atmosphäre ist sie, bei genauer Analyse mehr oder weniger verdeckt in vielen Klimadatenreihen aufspürbar. Sie gilt als atmosphärischer und somit interner, zyklischer Wechselwirkungsvorgang, wobei die Verursachung noch nicht ganz geklärt ist. Auch El Niño ist ein, in diesem Fall atmosphärisch-ozeanischer interner und zyklischer Wechselwirkungsvorgang, der das Klima nicht ändert, aber für einen Klimazustand typisch ist; sein Zyklus schwankt zwischen etwa drei und acht Jahren. Erst wenn El Niños ihre Häufigkeit ändern würden, ganz vergleichbar etwa einer signifikanten Häufigkeitsänderung strenger oder milder Winter, wären dies Indizien für eine Klimaänderung. Dafür aber gibt es keine signifikanten Hinweise.

"El Niño" heißt in der peruanischen Sprache "das Kind" oder auch "das Christkind". So nannten die dortigen Fischer das Phänomen, bei dem das kühle Wasser des Humboldt- Stromes regelmäßig um die Weihnachtszeit spürbar wärmer wurde, was sich dann auf die Zusammensetzung der gefangenen Fische und auch auf die Fischfangquote negativ auswirkte. Wir haben es also zunächst mit einem Jahrgang zu tun. Alle drei bis acht Jahre überschreitet die Erwärmung des tropischen Pazifiks aber deutlich das übliche Maß, mit entsprechend drastischen, praktisch immer negativen Auswirkungen auf den Fischfang, so dass ab 1926 dieser Name für solche starken, nicht alljährlichen eintretenden Erwärmungen von einigen Monaten Dauer verwendet wurde. Das "Jahrhundert-El-Niño" 1982/83, das extrem stark ausfiel, verglichen mit anderen zuvor aber sehr untypisch war, hat dann weltweit Aufmerksamkeit erregt und zu immenser Forschungsaktivität auf diesem Gebiet geführt. Paläoklimatische Rekonstruktionen weisen darauf hin, dass der El-Niño-Quasizyklus in der gesamten derzeitigen Warmzeit aufgetreten ist, wobei hin und wieder die Intensität des Jahrhundert-El-Niño von 1982/83 übertroffen worden ist; auch 1879/80 hat es ein ähnlich intensives Ereignis gegeben. Vielleicht gab es auch in der letzten Kaltzeit El Niños, letztlich im gesamten Quartären Eiszeitalter; bis etwa 40 000 Jahre zurück reichen die hinreichend verlässlichen Befunde.

El Niños führen entlang des Küstenstreifens westlich der Anden, von Nordperu bis Nordchile, aber auch auf vorgelagerten Inseln, wie den Galapagos, zu enormen Niederschlagssteigerungen. Von Dezember 1982 bis Juni 1983 verzeichnete Esmeraldas in Nordecuador 1766 statt normal 760 Millimeter Niederschlag, Chulucanas am Fluss der Voranden war 1983 von 4000 statt normal 250 Millimetern betroffen. Dies führte unter anderem dazu, dass Wüstengebiete zeitweise erblühten. Die Hauptinsel von Galapagos, Santa Cruz, wurde von Dezember 1982 bis Juni 1983 statt 374 von 3325 Millimetern Niederschlag heimgesucht. Weiter im Landesinneren, wo es normalerweise reichlich regnet, trat gleichzeitig vielerorts extreme Trockenheit auf, in der El Niño-Episode 1982/83 besonders der Bereich um den Titicaca-See. Diese verkehrte Welt während des El Niño, mit viel Regen in sonst trockenen Gebieten und wenig Regen in sonst feuchten Gebieten, ist durch die Umkehrung der sogenannten Walker-Zirkulation der Tropen zu erklären. Es ist nämlich nicht so, dass es in den gesamten inneren Tropen überall vorwiegend atmosphärische Hebungsvorgänge mit Wolken- und Niederschlagsbildung gibt; vielmehr konzentrieren sich diese Hebungen auf das Innere der Kontinente Südamerika und Afrika sowie Indonesien, während es an den Westküsten dieser Kontinente unter dem Einfluss der kalten an den Küsten nordwärts gerichteten Meeresströmungen zu atmosphärischer Kaltluft - Kaltluft ist schwerer als Warmluft - und daher zur Ausbildung niederschlagsarmer Regionen kommt. Eine der trockensten Regionen der Welt, die Atacama-Wüste in Chile, resultiert daraus. Das durch El Niño erwärmte Wasser erzeugt in diesen Trockenregionen und natürlich auch über dem Ozean aufsteigende Warmluft mit den geschilderten Niederschlagsanomalien, während in Kompensation dazu die Luft weiter landeinwärts, statt aufzusteigen, nunmehr absinkt und Trockenheit erzeugt. Die durch El Niño erzeugte Erwärmung des tropischen Pazifiks liegt großflächig meist zwischen 1 bis 3° C, kleinräumig kann während extremer Ereignisse eine Erwärmung von bis zu 10° C vorkommen.

Diese Pendelausschläge der ozeanischen und der landgebundenen Witterungsanomalien haben auf das Leben großen Einfluss; dazu gibt es besonders für 1982/83 detaillierte Berichte. Im Ozean gehen während El Niño der Nährstoff- und Phytoplanktongehalt zurück, und als Folge davon auch bestimmte Fischarten, was 1922/23 in Peru, Bolivien und Ecuador zu wirtschaftlichen Verlusten von rund 1,5 bis 3,5 Mrd. US-Dollar führte. Es darf allerdings nicht übersehen werden, dass dazu, ganz analog zum Desertifikationsproblem im Sahel, auch Überfischung, also generell zu hohe Fangquoten, beigetragen haben. Außerdem stellen El Niño-Ereignisse für andere Lebensformen auch positive Bedingungen dar. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre steigt in El Niño-Jahren deutlich stärker als in anderen Jahren an. Meist werden dafür die verstärkte Ausgasung des wärmeren Ozeanwassers und geringeren CO2- Aufnahme durch das ozeanische Phytoplankton verantwortlich gemacht. Verstärkte Brände in Trockengebieten, die durch geringeren Niederschlag begünstigt werden und die Vegetation vernichten, wurden ebenfalls diskutiert, dürften als Ursache aber weniger in Frage kommen, zumal gleichzeitig andernorts die Vegetationsaktivität kräftig zunimmt. Ausgedehnte Vegetationsbrände nach El Niño-Ereignissen, wie 1895 auf der Insel Isabella (Nationalpark) dürften eher die Ausnahme als Regel sein. Außer den bisher beschriebenen regionalen Effekten von El Niño-Episoden wird durchaus eine globale Wirksamkeit diskutiert. So treten möglicherweise parallel zu den Erwärmungseffekten im tropischen Atlantik und Indischen Ozean auf. All dies ist aber nicht zweifelsfrei erwiesen und falls es auftritt, dann sicher in wesentlich geringerem Ausmaß als im Pazifik. Deutlich fallen Verbindungen mit dem indonesischen Sommermonsun ins Auge sowie mit Trockenperioden in Indonesien, zum Beispiel Java. Selbst für Europa werden Einflüsse nicht ausgeschlossen. Die vielen dabei auftretenden Fragen bedürfen zur Beantwortung jedoch noch weiterer, intensiver Forschung.

Das gilt auch für die Vorhersagbarkeit von El Niño-Ereignissen und deren Intensität. Der Schlüssel dafür liegt in der Tatsache, dass es sich dabei um einen atmosphärisch-ozeanischen Wechselwirkungsvorgang handelt, insbesondere im Zusammenhang mit der Südlichen Luftdruckoszillation. Viele Forscher haben daher nach Vorläufer-Effekten von El Niños in der atmosphärischen Zirkulation gesucht, um solche Entwicklungen frühzeitig erkennen zu können. Darauf aufbauende Vorhersageversuche waren zum Teil bereits sehr erfolgreich. Der Haken dabei ist. dass es anscheinend mehrere Varianten des Ablaufs und damit auch der Vorgeschichte gibt. Vielmehr scheint es sich, im Regelfall, um einen Zyklus gekoppelter atmosphärisch-ozeanischer Phänomene zu handeln, wobei im Auftreten eines El Niños bereits die Vorbedingung zu seinem Ende und darin wiederum die Vorbedingung für das erneute Auftreten zu liegen scheint. Wesentlich daran beteiligt sind eine Art von Wasserwellen, die sozusagen über dem gesamten Pazifik hin und her schwappen und unter anderem an Änderungen der Meeresspiegelhöhe erkennbar sind.

Abbildung 21

Vorgänge, die zum Auftreten und Abbau von El Niño-Ereignissen führen

Der ozeanisch-pazifische Teil des El Niños wurde lange so gesehen, dass atmosphärische Vorgänge das normalerweise aus der Tiefe aufquellende Kaltwasser im Bereich des Humboldt-Stromes, das sehr nährstoff- und phytoplanktonreich ist, abblocken, so dass warmes, nährstoffarmes Wasser an seine Stelle tritt. Zumindest beim El Niño 1982/83 war es jedoch so, dass sich die vertikale Schichtung des Ozeans änderte, mit letztlich dem gleichen Effekt, aber ohne wesentliche Änderung der Vertikalströmungen im Ozean. Gleich welche Klärung und vielleicht auch neue Rätsel uns in den nächsten Jahren noch erwarten: Es handelt sich um einen der wesentlichen zyklischen bzw. quasizyklischen Vorgänge, die für einen Klimazustand typisch sind, mit tiefgreifenden ökologischen Folgen, negativen wie positiven. Gerade bei diesen Folgen stehen wir wieder vor der Aufgabe, durch Menschen verursachte Effekte, hier Überfischung und sonstige Eingriffe mit ökologisch-ökonomischer Wirkung von natürlichen Vorgängen zu unterscheiden.

7.3 Der Wasserkreislauf

"Den Lauf der Wasser von den Bergen zu den Thälern, von dem Lande zum Meere sehen wir unaufhörlich vor unseren Augen sich vollziehen, und dennoch wird das Meer nicht voller und die Quellen und Ströme versiegen nicht" (PFAFF 1878)

Ursache dieses Naturschauspiels, die Folge der stetigen Integration, des fortwährend Ineinandergreifens von Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre auf dem Erdball, ist der Wasserkreislauf. Aus dem Riesenraum des Weltmeeres greift der Kreislauf des Wassers über auf den kleineren Festlandsbereich. Er bezieht die Festländer der Erde in das Gesamtgeschehen ein und schließt den Kreis durch den Abfluss in den Flüssen und die Verfrachtung von Wasserdampf in der Atmosphäre vom Lande zum Meer. Heute gehört die Kenntnis des von der Sonnenenergie angetriebenen Wasserkreislaufes zum Allgemeinwissen. Mit der Erkenntnis des Wasserkreislaufes war die Herkunft des Wassers auf den Landflächen der Erde geklärt.

In der gasförmigen Hülle des Erdkörpers, der Atmosphäre, befinden sich etwa 12 300km³ Wasser in Form von Wasserdampf. Wir nehmen an, dass jährlich ungefähr 475 000km³ Wasser als Niederschlag auf die gesamte Erdoberfläche (510Mio km², davon 361,1Mio km² Meeresfläche und 148,9Mio km² Landfläche) fällt. Diese enorme Diskrepanz zwischen der Wassermenge in der Atmosphäre und dem jährlichen Niederschlag auf der Erdoberfläche führt mitten in die Vorgänge hinein, die insgesamt als Wasserkreislauf bezeichnet werden. Der in der Atmosphäre befindliche Wasserdampf muss jährlich rund 38,5 mal, d.h. alle 9,5 Tage, umsetzten, um die angenommene jährliche Niederschlagsmenge von fast 475 000km³ zu erzeugen. Da nicht jedes Mal das gesamte in der Atmosphäre befindliche Wasser umgesetzt wird, d.h. an der Niederschlagsbildung beteiligt ist, bleibt nur übrig anzunehmen, dass der Umschlag z.T. noch rascher als angegeben abläuft.

Angetrieben wird der Wasserkreislauf, die ständige Zustands- und Ortsänderung des Wassers, von der Sonnenenergie. Infolge der Sonnenstrahlung verdunsten auf unserem Erdball im jährlichen Durchschnitt etwa 475 000km³ Wasser, die als Niederschlag auf die Erde zurückfallen.

Von der Meeresoberfläche gelangt das Wasser durch Verdunstung in die Atmosphäre. Der größere Teil der Meeresverdunstung fällt als Niederschlag direkt auf das Meer zurück, ein kleinerer Teil wird von den Luftströmungen über die Kontinente verfrachtet und an das Land abgegeben.

Der auf das Festland fallende Niederschlag nimmt verschiedene Wege. Teils verdunstet er unmittelbar von der Oberfläche von Landflächen, Seen, Flüssen, Bauwerken, Straßen usw., teils wird er von den Pflanzen aufgenommen und durch Transpiration an die Atmosphäre zurückgeben. Die genannten Verdunstungswege lassen sich als Verdunstung der gesamten Landfläche der Erde zusammenfassen.

Der von der Verdunstung übriggelassene Teil des Niederschlags fließt von den Landflächen der Erde ab. Einerseits gelangt das Niederschlagswasser ohne große Umwege in die Flüsse, andererseits versickert es und füllt das Grundwasser nach, welches seinerseits über Quellen sowie direkt in die Flüsse übertritt. Schließlich kann das Niederschlagswasser in fester Form (Schnee, Eis) gespeichert werden und fließt - stark verzögert - teilweise über das Inlandeis und die Gletscher ab. Insgesamt wird das vom Festland abfließende Wasser hauptsächlich über die Flüsse erneut dem Meere zugeführt und dadurch der Kreislauf geschlossen. In den Meeren übernehmen die Meeresströmungen Austausch und Abfluss des gefallenen Niederschlags.

Nach der einfachen Vorstellung wurzelt der Kreislauf des Wassers in den Meeresflächen, die die Hauptverdunstungsflächen darstellen. Der durch die Verdunstung vom Weltmeer entstehende Wasserdampf wird von den Luftströmungen über das Festland verfrachtet, fällt über dem Festland infolge Kondensation als flüssiger oder fester Niederschlag auf die Landoberfläche, verdunstet zum größeren Teil und erreicht zum kleineren Teil als Abfluss das Weltmeer.

Jedoch muss der Wasserkreislauf über dem Festland der Erde als Variation und Ausweitung bzw. Begleiterscheinung des Wasserkreislaufes über dem Weltmeer betrachtet werden. Welchen Weg die einzelnen Niederschlagsanteile einschlagen, hängt vom jeweilig herrschenden geografischen Milieu ab. Hierbei stehen Klima, Relief, Vegetation, Gesteinsverhältnisse und Bodenart in Wechselbeziehungen. Unter polaren Bedingungen ist der sofort verdunstete Anteil des Niederschlags klein, äquatorwärts steigt er. Die höchsten Werte erreicht die Verdunstung über den Meeren und Seen der Trockengürtel. Auch im Bereich des Weltmeeres liegen Trockengebiete, die den ariden Bereich des Festlandes entsprechen, bei denen die Verdunstung den Niederschlag übersteigt. Ein hoher Salzgehalt an der Meeresoberfläche wird gewöhnlich durch hohe Verdunstung und geringen Niederschlag hervorgerufen, ein niedriger Oberflächensalzgehalt durch das umgekehrte Verhältnis. Den humiden Bereichen des Festlandes entsprechen somit die Feuchtgürtel des Weltmeeres, in denen der Niederschlag höher als die Verdunstung ist. Da von der Landoberfläche, ihren Gewässern und der Pflanzendecke ständig Wasser verdunstet, entstammt ein Teil der auf das Festland fallenden Niederschläge nicht aus der Feuchtigkeitszufuhr vom Meer, sondern aus der Verdunstung vom Festland. Darüber hinaus wird auf dem Festland verdunstetes Wasser durch Luftströmungen auf das Meer hinausgetragen und dort als Niederschlag ausgeschieden.

Abbildung 22

Wasserkreislauf der Erde (Zahlen in 1000km³)

8. Quellen

8.1 Verwendete Literatur

- Erhard Rosenkranz - ,,Kleine Geographie des Meeres"
- Walter Gellert, Rainer Gärtner, Dr.Herbert Küstner, Prof. Dr. Gerald Wolf - ,,Kleine Enzyklopädie Natur"
- Seydlitz ,,Mensch und Raum" Band 2
- ,,Geo" - Nr. 11/1999
- Website von Greenpeace: www.greenpeace.de
- Christian-Dietrich Schönwiese - ,,Klima im Wandel"
- Diercke Weltatlas
- Dr. Hans-Jürgen Brosin - ,,Das Weltmeer"
- J. Marcinek, E. Rosenkranz - ,,Das Wasser der Erde"
- Buch und Zeit - ,,Neues Großes Lexikon in Farbe"
- Bibliographisches Institut Leipzig - ,,BI Universallexikon in 5 Bänden"
- Jahr-Verlag Hamburg - ,,Ozeane - Die illustrierte Enzyklopädie der Erde"
- Joseph MacInnis - ,,Eine Chance für den Ozean"
- David Lambert - ,,Meere & Ozeane"

8.2 Quellennachweise

1. Text aus ,,BI Universallexikon in 5 Bänden" und ,,Neues Großes Lexikon in Farbe"

2.1. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

Abb.1 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.1 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

2.2. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

Abb.2 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.2 aus ,,Das Wasser der Erde"

2.3. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Abb.3 aus ,,Das Wasser der Erde"

Abb.4 aus ,,Ozeane - Die illustrierte Enzyklopädie der Erde"

Tab.3 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

3.1. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres" Abb.5 aus ,,Kleine Enzyklopädie Natur" Abb.6 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.4 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

3.2. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres" und ,,Ozeane - Die illustrierte Enzyklopädie der Erde"

Abb.7 aus ,,Mensch und Raum" Band 2

3.3. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Abb.9 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Abb.10 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.5 aus ,,Kleine Enzyklopädie Natur"

4.1. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.6 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Tab.7 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

4.2. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Abb.11 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

4.3. Text aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

Abb.12 aus ,,Kleine Geographie des Meeres"

5. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

5.1. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

Tab.8 ,,Das Wasser der Erde"

Abb.13 ,,Ozeane - Die illustrierte Enzyklopädie der Erde"

5.2. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

Abb.14 ,,Meere & Ozeane"

Abb.15 ,,Diercke Weltatlas"

5.3. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

5.3. Text aus ,,Das Wasser der Erde" und ,,Das Weltmeer"

Abb.16 ,,Das Weltmeer"

5.5. Text von www.greenpeace.de

Abb.17 ,,Diercke Weltatlas"

6.1. Text ,,Das Weltmeer"

Abb.18 aus ,,Das Weltmeer"

Abb.19 aus ,,Das Weltmeer"

Abb.20 aus ,,Das Weltmeer"

6.2. Text aus ,,Eine Chance für den Ozean" und ,,Das Wasser der Erde" und ,,Das Weltmeer"

7.1. Text aus ,,Klima im Wandel"

7.2. Text aus ,,Klima im Wandel"

Abb.21 aus ,,Klima im Wandel"

7.3. Text aus ,,Das Wasser der Erde"

Abb.22 aus ,,Das Weltmeer"