Die Ostsee gehört zu den am intensivsten genutzten Meeresgebieten weltweit. Rund 85 Millionen Menschen leben in ihrem Einzugsgebiet und ein erheblicher Teil des Güter- und Personenverkehrs zwischen den Anrainerstaaten wird über See abgewickelt. Gleichzeitig ist die Ostsee fast rundherum von Land umschlossen und ist besonders flach: „Rund 26 Prozent der Ostsee haben eine Wassertiefe von weniger als 20 Metern. Im Südwesten der Ostsee machen solche Flachwassergebiete sogar 56 Prozent aus“, berichten Jacob Geersen vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) und seine Kollegen. „Als Folge betreffen viele der menschengemachten Belastungen die gesamte Wassersäule, von der Grenze zur Atmosphäre bis zum Meeresgrund und darunter.“ Welche Auswirkungen der starke Schiffsverkehr auf die Meeresumwelt hat, wurde bisher vor allem in Bezug auf die Schiffsemissionen, den Lärm und das Risiko von Havarien untersucht.
Erosion am Meeresgrund
Ein weiterer Faktor fehlte aber bislang: „Mit unserer Studie wollten wir der Frage nachgehen, ob und wie Schiffe auch als mechanischer Störfaktor wirken, der bis zum Meeresboden reicht“, sagt Geersen. Denn durch ihre Schiffsschrauben und die bei der Fahrt erzeugten die Kielwellen wirbeln vor allem größere Schiffe das Wasser auf. Um herauszufinden, welche Auswirkungen dies hat, konzentrierten Geersen und sein Team ihre Untersuchung auf die Kieler Bucht. „Sie ist durchgehend flacher als 20 Meter und durch intensiven kommerziellen Schiffsverkehr geprägt“, so das Team. Im Schnitt durchfahren 90 Frachter und Passagierschiffe pro Tag dieses Meeresgebiet. Für ihre Studie vermaßen die Forschenden den Meeresgrund von einem Forschungsschiff aus bis auf den Zentimeter genau und erfassten dabei auch kleinste Senken und Erhebungen. Die resultierende Karte verglichen sie mit früheren Vermessungen der Kieler Bucht vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie im Jahr 2014.
Die Kartierung enthüllte tausende, rund zehn Meter große und bis zu einem Meter tiefe Senken im Meeresgrund der Kieler Bucht. Diese elliptischen Vertiefungen waren vor allem im Umfeld größerer Steine zu erkennen und traten überwiegend entlang der Hauptschifffahrtsrouten auf. Dort waren sie auffallend gleichförmig ausgerichtet, wie das Team berichtet. Zwischen den Senken gab es auch Sanddünen-ähnliche Sedimentanhäufungen und Rippen am Meeresgrund. Diese Strukturen entstanden primär durch die seitliche Verlagerung feinkörnigen Sediments, wie Geersen und seine Kollegen berichten. In ihrem Vergleich der aktuellen Kartierung mit der von 2014 zeigte sich, dass diese sich diese Strukturen innerhalb weniger Jahre bis Jahrzehnte neu bilden und teilweise auch wieder verschwinden. „Diese substanzielle Erosion des Meeresgrunds im Laufe von zehn Jahren geht klar auf den Schiffsverkehr zurück“, konstatieren die Forschenden. Demnach reichen die von den Schiffsschrauben erzeugten Schubspannungen oft aus, um das Sediment am Ostseegrund in Bewegung zu versetzen. Teilweise wird der feinkörnige Sand dadurch um bis zu 60 Meter zur Seite getragen.
…und gestörte Schichtung der Wassersäule
Doch auch oberhalb des Meeresgrunds hinterlassen Schiffsschrauben und Kielwellen stärkere Spuren als bisher angenommen. Das zeigten Temperatur- und Salzgehaltmessungen in der Wassersäule und akustische Untersuchungen im Umfeld der Schiffsrouten und Schiffe. Dafür kreuzten die Forscher mit ihrem Schiff und einem ins Wasser abgelassenen Echolot die Kielwelle hinter drei Frachtern und zwei Fähren. Diese Analysen ergaben: Die Verwirbelungen des Meerwassers hinter einem großen Schiff reichen tiefer hinunter als gedacht. Sie verursachen Turbulenzen und Luftblasen noch in zwölf bis 16 Meter Tiefe, wie Geersen und seine Kollegen ermittelten. In der Mehrzahl der dokumentierten Schiffspassagen reichten diese Verwirbelungen bis in unmittelbare Nähe des Ostseegrunds. „Die Wellen können damit die sommerliche Schichtung des Meerwassers durchbrechen und zuvor getrennte Wassermassen vermischen“, berichten die Forschenden. Dies beeinflusse den Austausch von Sauerstoff, Nährstoffen und gelösten Spurenelementen zwischen Oberflächen- und Bodenwasser der Ostsee.
Nach Angaben des Forschungsteams könnten die beobachteten Auswirkungen des Schiffsverkehrs weitreichende Folgen für die marinen Ökosysteme der Ostsee haben. „Zwar sind die Umweltfolgen dieser anthropogenen Belastung bisher nicht quantifiziert, aber unsere Ergebnisse lassen wenig Zweifel daran, dass sie marine Ökosysteme und Stoffbudgets ostseeweit beeinflussen“, schreiben Geersen und seine Kollegen. Gerade in flachen Meeresgebieten könne diese wiederholte Störung erhebliche Auswirkungen haben. „Die Ergebnisse machen deutlich, dass der Schiffsverkehr als aktiver Gestalter mariner Lebensräume betrachtet werden muss“, betont Geersen. „Hochgerechnet auf die gesamte Ostsee schätzen wir, dass etwa 7,5 Prozent der Meeresfläche von schiffsinduzierten Sedimentveränderungen betroffen sein könnte.“ Aber selbst, wenn nur ein Teil der flachen und stark befahrenen Ostseebereiche betroffen sei, ergebe sich daraus ein relevanter Beitrag zu großräumigen Sediment- und Stoffflüssen.
Die Wissenschaftler werfen daher die Frage auf, ob nicht Anpassungen im Schiffsverkehr sinnvoll und notwendig sein könnten.
„Anpassungen von Fahrwassern, Geschwindigkeitsregelungen oder alternative Routenführungen könnten langfristig dazu beitragen, besonders empfindliche Meeresbodenbereiche zu entlasten“, so das Team. „Ob solche Maßnahmen wirksam sind, sollte von weiterer Forschung begleitet werden.“
Quelle: Jacob Geersen (Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-68875-6
