Spatial patterns of benthic macrofaunal communities and sediment contaminants in a subarctic bay (Newfoundland, Canada)

Stellen Sie sich den Meeresboden nicht als eine karge Wüste vor, sondern als eine geschäftige, unsichtbare Stadt. In dieser Unterwassermetropole sind die „Bürger“ winzige Kreaturen namens benthische Makrofauna – denken Sie an Würmer, Muscheln und Schnecken, die im Schlamm vergraben leben. Diese kleinen Kerle sind die unbesungenen Helden des Meeres; sie sind die Hausmeister, die Abfälle abbauen, die Architekten, die den Boden durchmischen, und die Nahrungsquelle für größere Tiere. Da sie nicht einfach vor Gefahren davonfliehen können, sind sie wie lebende Kanarienvögel in einem Kohlebergwerk. Wenn das Wasser oder der Schlamm krank wird, verändern diese Kreaturen ihr Verhalten, ihre Anzahl oder sie verschwinden sogar ganz. Wissenschaftler untersuchen sie, um einen „Gesundheitscheck“ des Ozeans durchzuführen und nach Anzeichen von Verschmutzung oder Umweltstress zu suchen, bevor das gesamte Ökosystem zusammenbricht.

Stellen Sie sich nun eine ganz bestimmte Ecke dieser Unterwasserstadt vor: die Placentia Bay, ein tiefer, subarktischer Fjord vor der Küste von Neufundland, Kanada. Es ist ein Ort von großer Schönheit und Bedeutung, die Heimat von Walen, Robben und geschäftigen Fischerbooten. Doch wie viele Küstengebiete steht auch sie unter dem Druck menschlicher Aktivitäten, von Schifffahrtswegen bis hin zu nahegelegenen Bergbauoperationen. Die große Frage, die sich Wissenschaftler gestellt haben, laat: Wie geht es dieser Unterwasserstadt? Ist der Schlamm sauber oder toxisch? Und wenn sich die Kreaturen verändern, liegt das an natürlichen Veränderungen im Sand und Schlamm oder daran, dass Menschen etwas in das Wasser gekippt haben? Dies ist die Geschichte einer jüngsten Untersuchung, die tief in den Schlamm vordrang, um dies herauszufinden.

---

Die Unterwasser-Detektivgeschichte: Was passiert in der Placentia Bay?

Im Herbst 2020 beschloss ein Forscherteam, einen genaueren Blick auf die „Nachbarschaften“ der Placentia Bay zu werfen. Sie betrachteten nicht nur das Wasser; sie entnahmen an sechs verschiedenen Stellen, die von den tiefen, offenen Kanälen bis zum flachen, flussgespeisten Kopf der Bucht reichten, Proben des weichen, schlammigen Meeresbodens. Ihre Mission war es, als Detektive mit zwei Hauptgruppen von Hinweisen vorzugegangen: den winzigen Kreaturen, die im Schlamm leben (der Makrofauna), und den chemischen Bestandteilen des Schlamms selbst (wie Korngröße des Sandes, Nahrung für die Kreaturen und Schadstoffe).

Die „Kanarienvögel“ im Schlamm
Zuerlich zählten die Forscher die Bewohner. Sie fanden etwa 2.500 einzelne Kreaturen, die 77 verschiedene Arten repräsentierten. Die häufigsten „Bürger“ waren Polychaeten (eine Art von Meerwürmern), die fast die Hälfte der Population ausmachten, gefolgt von Muscheln und Schnecken. Aber die Geschichte war nicht überall dieselbe.

Der dramatischste Unterschied wurde am äußersten Kopf der Bucht festgestellt (dem flachsten, innersten Teil). Hier war die Unterwasserstadt überraschend ruhig. Die Dichte der Kreaturen war gering, und es gab weniger Arten im Vergleich zu den tieferen, offenen Teilen der Bucht. Tatsächlich fehlte an diesem Ort eine ganze Gruppe von Bewohnern – die Bivalvia (Muscheln) – vollständig. Es war, als würde man in ein Viertel gehen, in dem die Parks leer und die Häuser verlassen sind.

Die chemischen Hinweise: Schlamm vs. Metall
Warum war der Kopf der Bucht so leer? Die Forscher untersuchten das Sediment, um die Antwort zu finden. Sie fanden heraus, dass der Schlamm am Kopf der Bucht reich an gesamter organischer Substanz (Total Organic Matter, TOM) war – im Grunde eine Menge an verrottender pflanzlicher und tierischer Nahrung. Während Nahrung eigentlich gut klingt, kann zu viel davon ein Problem sein; es kann den Sauerstoff verbrauchen und eine „erstickende“ Umgebung für einige Kreaturen schaffen.

Der wahre „rauchende Colt“ stellte sich jedoch als Schwermetalle heraus. Als das Team den Schlamm auf Schadstoffe analysierte, fand es eine starke Verbindung zwischen den Arten der Kreaturen, die im Schlamm lebten, und der Konzentration von Schwermetallen wie Arsen, Chrom, Kupfer und Blei.

• Die Schwergewichte: Der Kopf der Bucht und ein Standort namens „West-1“ wiesen die höchsten Mengen dieser Metalle auf.
• Die Richtlinien: Die Forscher verglichen ihre Ergebnisse mit den Sicherheitsrichtlinien. Sie fanden heraus, dass Arsen, Chrom und Kupfer an jedem einzelnen getesteten Standort über den „vorläufigen Sedimentqualitätsrichtlinien“ lagen. Das bedeutet, dass die Werte hoch genug waren, um gelegentlich negative Auswirkungen auf die dort lebenden Kreaturen zu haben.
• Der Hotspot: Am Standort West-1 lagen auch Blei und Nickel über den Sicherheitsrichtlinien und erreichten ein Niveau, das häufig Schäden verursachen konnte.

Was nicht das Problem war?
Die Forscher überprüften auch die Werte von PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe), öligen Schadstoffen, die oft mit Ölunfällen und dem Schiffsverkehr in Verbindung gebracht werden. Man könnte erwarten, dass diese die Bösewichte in einer belebten Bucht sind, aber die Arbeit schloss sie explizit aus. Die PAK-Werte waren niedrig, blieben unter den Sicherheitsrichtlinien und, was am wichtigsten war, sie entsprachen nicht den Mustern der Kreaturengemeinschaften. Die Kreaturen veränderten sich nicht wegen Öl; sie veränderten sich wegen der Metalle und des organischen Schlamms.

Das große Ganze: Eine Geschichte von zwei Städten
Die Studie zeigte, dass die Unterwasser-Gemeinschaften in der Placentia Bay nicht einheitlich sind; sie werden durch ihre lokale Umgebung geformt.

• Der Kopf der Bucht: Dieses Gebiet ist einzigartig. Es hat flaches Wasser, hohen organischen Schlamm und hohe Metallkonzentrationen. Das Ergebnis ist eine ausgeprägte Gemeinschaft mit geringer Diversität, die von einigen wenigen robusten Arten (wie bestimmten Würmern) dominiert wird, die mit dem Stress umgehen können, während empfindliche Arten wie Muscheln fehlen.
• Der Rest der Bucht: Die tieferen Kanäle beherbergen andere Gemeinschaften mit mehr Muscheln und anderen Arten von Würmern, beeinflusst durch etwas andere Metallwerte und Sedimenttypen.

Die Forscher nutzten fortschrittliche statistische Werkzeuge, um zu zeigen, dass die Anordnung dieser Kreaturen viel besser mit der Anordnung der Schwermetalle übereinstimmte als mit den natürlichen Sedimenttypen (wie Sand oder Ton). Dies deutet darauf darauf hin, dass der natürliche Schlamm zwar eine Rolle spielt, die Schwermetalle jedoch der stärkste Treiber dafür sind, wo diese Kreaturen leben und wie viele von ihnen es gibt.

Warum das wichtig ist
Diese Studie ist der erste moderne Blick auf diese spezifischen Schadstoffe in der Placentia Bay. Sie sagt uns, dass die Bucht zwar noch ein lebendiges Ökosystem ist, es aber „Stresspunkte“ gibt, an denen die chemische Umgebung die Grenzen dessen erreicht, was die Kreaturen vertragen können. Die Tatsache, dass Metalle wie Arsen und Kupfer in der gesamten Bucht konstant hoch sind, deutet darauf hin, dass die Quelle weit verbreitet sein könnte – vielleicht eine Mischung aus natürlicher Geologie sowie lokalem Bergbau und industriellen Aktivitäten.

Das Paper kommt zu dem Schluss, dass wir diese Bucht weiterhin beobachten müssen. Die Gemeinschaften haben sich seit der letzten Untersuchung Ende der 90er Jahre verändert, und das Vorhandensein von Metallen in Mengen, die gelegentliche Schäden verursachen können, bedeutet, dass wir nicht einfach davon ausgehen können, dass alles in Ordnung ist. Indem wir genau verstehen, wie diese winzigen Kreaturen auf den Schlamm reagieren, in dem sie leben, können Wissenschaftler diesen ökologisch bedeutsamen Bereich besser schützen und sicherstellen, dass die „Unterwasserstadt“ der Placentia Bay ein gesunder Lebensraum für ihre vielen Bewohner bleibt.