:: Tiefseeforschung in Österreich: Interview mit Gerhard Herndl

02/03/2013 von / 0 Kommentare

Meeresforschung hat in Österreich eine erstaunliche Tradition. Gerhard Herndl, Universitätsprofessor an der Uni Wien, ist einer der international anerkanntesten Meeresforscher. Sein Spezialgebiet sind Stoffwechselwege von Mikroorganismen der Tiefsee. Im Interview mit der ABA erklärt er, woher Tiefseeorganismen ihre Energie beziehen, warum es auch für Österreich wichtig ist, Meeresforschung zu betreiben und wie in der Tiefsee Grundlagenforschung auf Wirtschaftsinteressen trifft. Die Fragen stellte Stefan Kapeller.

Meeresforschung hat in Österreich Tradition, ist das für ein Binnenland nicht ungewöhnlich?

H: Naja, so außergewöhnlich finde ich das gar nicht. Auch in der Schweiz wird beispielsweise Meeresforschung betrieben. Bei uns kommt die Forschungstradition natürlich aus den Zeiten wo Österreich noch Zugang zum Meer hatte. In der Monarchie wurden mit K&K Kriegsschiffen in großen Expeditionen viele Meeresorganismen heraufgeholt. Das naturhistorische Museum ist noch voll von diesen Sammelfahrten. Zudem hat es immer wieder wichtige Personen gegeben die die Meeresforschung in Österreich vorangetrieben haben. Angefangen bei Alfred Wegener, der die Kontinentaldrift in Graz gelehrt hat oder Defont die Ozeanographie in den 60ern in Innsbruck. Natürlich auch Hans Hass, der zwar nicht wirklich wissenschaftlich Meeresbiologie betrieben, aber das Tauchen quasi neu erfunden hat und schließlich Rupert Riedl, der vor allem in späteren Jahren auch sehr medienwirksam war, zusammen mit seinem Schüler und späterem Leiter der Abteilung für Meeresbiologie an der Universität Wien Jörg Ott.

Warum ist es auch für Österreich wichtig Meeresforschung zu betreiben?

H: Natürlich verbindet man in Österreich das Meer meistens als Erstes mit Urlaub. Abgesehen davon spielt das Meer für uns auch eine große Rolle zum Beispiel als Nahrungsquelle. Außerdem beeinflusst das Meer ganz wesentlich auch das Klima in Österreich. Alle Aspekte des Global Change, die das Meer betreffen, betreffen auch Österreich. Etwa ein Viertel des CO2, das global vom Menschen abgegeben wird, wird vom Meer aufgenommen. Und somit ist es durchaus sinnvoll, dass man Leute hat, nicht nur an den Küstenstaaten, die Meeres- und Ozeanographie betreiben.
Außerdem gehört das Meer ja nicht irgendeinem Land. Die Küstenabschnitte fallen in die Einflusssphäre der jeweilig angrenzenden Länder, aber der offene Ozean ist internationales Gewässer. Man sollte nicht den wenigen Küstenländern überlassen zu erforschen was dort passiert, bzw. auch diese Gebiete auszubeuten.

Mittlerweile hat Österreich keinen direkten Meereszugang mehr. Sie haben lange Zeit in den Niederlanden geforscht. Ist es in einem Binnenland nicht vergleichsweise schwieriger mit der internationalen Spitzenforschung mitzuhalten?

H: Wir forschen im Wesentlichen am offenen Ozean. Für die Off-Shore-Forschung macht es kaum einen Unterschied, ob man direkten Zugang zum Meer hat. Als ich in den Niederlanden war mussten wir zum Beispiel auch von Amsterdam nach Kapstadt fliegen, um auf ein Schiff zu gehen und in der Antarktis zu forschen. Jetzt fliegen wir von Wien weg, von dem her ist es überhaupt kein Unterschied. Was vielleicht einen Unterschied macht, ist, dass Österreich kein eigenes Forschungsschiff hat. Aber die Meeresforschung ist ziemlich international. Wir sind in internationale Projekte eingebunden und werden dann eingeladen, auch auf spanische, deutsche oder englische Schiffe zu gehen. Oder wir mieten ein Schiff.

Ein eigenes Forschungsschiff ist zu teuer?

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Forschungsschiff Pelagia

H: Es wäre auch nicht sinnvoll. Die Niederlande haben ein großes, 70m langes Forschungsschiff, die Pelagia. Aber selbst dort wird überlegt, ob man das in Hinkunft mit anderen Ländern zusammen kofinanziert. Wir mieten die Pelagia teilweise für unsere Forschungsprojekte an. Die Miete kostet pro Tag 14 500 Euro. Und das ist der Selbstkostenpreis, den wir durch ein Abkommen mit dem meinem früheren Institut, dem holländischen Meeresforschungsinstitut, bekommen. Normalerweise kostet das weit über 20 000 Euro pro Tag. Wir fahren damit ein Monat pro Jahr auf See. Das erscheint teuer. Aber mit den Proben die in diesem Monat gewonnen werden, arbeiten dann zehn bis fünfzehn Wissenschaftler ein Jahr lang wirklich konzentriert, um die Proben auszuwerten und die Forschungsergebnisse zu veröffentlichen. Dadurch relativiert sich der Preis.

Ihre Forschung konzentriert sich auf Mikroorganismen der Tiefsee, was fasziniert sie daran besonders?

H: Früher hat man in Österreich Meeresforschung vorwiegend in küstennahen Gebieten betrieben. Da ist in den 60ern und 70ern viel passiert, aber heute ist hier die Innovation nicht mehr wirklich gegeben. Über die Tiefsee weiß man sehr wenig. Zum einen weil es sehr teuer ist in der Tiefsee zu forschen. Zum anderen funktionieren sehr viele Methoden, die in Oberflächengewässern gut gehen, in der Tiefsee nicht mehr, weil hier die Aktivitäten der Organismen und die Stoffwechselraten geringer sind. Das heißt, man hat die Methoden massiv verfeinern müssen, was erst in den letzten Jahren gelungen ist. Außerdem haben die neuen molekularbiologischen Methoden ganz neue Aspekte und Forschungsrichtungen eröffnet.

Was sind die Unterschiede zwischen Organismen in der Tiefsee und in den Oberflächengewässern?

H: Das sind zum einen Anpassungen an den hydrostatischen Druck. In 1000 m haben wir 100 Bar Druck und in 10000 m 1000 Bar. Das wirkt auf Organismen. Und dann das geringe Nährstoffangebot. Im Prinzip werden Nährstoffe nur in den Oberflächenwasserschichten vom pflanzlichen Plankton produziert. Das was die sonnendurchfluteten Wasserschichten verlässt und zu Boden rieselt, das stellt die Nahrung für die Tiefseeorganismen.

„Wir haben die Stoffwechselraten der Mikroorganismen in der Tiefsee gemessen und gesehen, dass sie mehr organischen Kohlenstoff verbrauchen als von oben angeliefert wird.“

Wieviel ist das was da nach unten rieselt?

H: Das nimmt exponentiell gegen die Tiefe hin ab. Im globalen Schnitt, etwa 30% von dem was photosynthetisch fixiert wird, verlässt die sonnendurchfluteten Schichten. Das ist nicht allzu viel. 70% werden direkt in den obersten 100 m rezykliert und nur 30% sinken in die tieferen Wasserschichten. Die Vielzahl der Organismen dort lebt davon, was vom sonnendurchfluteten Oberflächenwasser absinkt. Zumindest ist das die gegenwärtige Lehrmeinung. Allerdings, wir haben die Stoffwechselraten der Mikroorganismen in der Tiefsee gemessen und gesehen, dass sie mehr organischen Kohlenstoff verbrauchen als von oben angeliefert wird. Das ist eine Diskrepanz die wir 2006 im Atlantik beschrieben haben und die dann Kollegen 2008 auch im Pazifik gefunden haben.

Wie kann das sein? Woher bekommen die Tiefseeorganismen ihre Nahrung?

Das Team der mikrobiellen Ozeanographie

Das Team der mikrobiellen Ozeanographie. Klicken zum Vergrößern.

H: Wir wissen es nicht. Man weiß heute nicht wovon Tiefseeorganismen, nicht nur die Mikroorganismen, wirklich leben. Selbst wenn sie diese 30% vollständig aufschließen können, reicht es nicht aus. Was wir jetzt offenbar mehr und mehr finden ist, dass es in der Tiefsee Mechanismen gibt, von denen man im Prinzip keine Ahnung gehabt hat. Das ist die CO2-Fixierung durch Chemosynthese, ähnlich wie bei Pflanzen in den sonnendurchfluteten Oberflächenschichten die Photosynthese betreiben. Nur kommt die Energie nicht vom Sonnenlicht, sondern von chemischen Verbindungen. CO2 wird in organischen Kohlenstoff umgewandelt und somit Biomasse aufgebaut. Die Raten an Chemosynthese die wir in der Wassersäule des tiefen Ozeans messen sind wesentlich größer als man bisher gedacht hat. Wir untersuchen auch mit molekularbiologischen Methoden die Gene, die für diese Aktivitäten verantwortlich sind. Da findet man zum Beispiel das RuBisCo-Gen in Bakterien. Und auch andere Gene welche darauf schließen lassen, dass sie reduzierten Schwefel oxidieren. Dass so etwas in der sauerstoffhaltigen Wassersäule passiert und nicht nur unter anaeroben Bedingungen hatte man bisher nicht gedacht. Diesen Fokus auf Mikroorganismen und die Verbindung von Biogeochemie und Molekularbiologie gibt es in der Tiefseeforschung erst seit ein paar Jahren. Das hat nun auch in den großen Forschungsprogrammen der EU, wie Horizont2020, Eingang gefunden.

„Die Ausbeutung der Meere, die in der Tiefsee erst jetzt so richtig beginnt, stellt ein wachsendes Problem dar.“

Sie betreiben in erster Linie Grundlagenforschung. Gibt es konkrete wirtschaftliche Interessen an der Tiefsee?

H: Ja, die Wirtschaft, wie bei so Vielem, ist der Motor, um Forschung zu finanzieren, teilweise zumindest. Im Horizont2020 findet sich zum Beispiel Deep-Sea Mining wieder, das heißt die Gewinnung von Rohstoffen aus der Tiefsee. Da stecken natürlich direkte ökonomische Interessen dahinter. Dasselbe finden wir auch in den USA und in den großen Schwellenländern wie Indien, wo jetzt ein riesiges Projekt über die Deep-Sea startet und ich als Scientific Adviser eingeladen bin. Die haben Prototypen gebaut, die aussehen wie Mähdrescher und die werden auf den Meeresboden gelassen und sammeln Erze auf. Dass birgt natürlich eine Menge Gefahren, weil man da vieles zerstört, wie zum Beispiel Tiefseekorallen und alle möglichen Tiefseeorganismen. Diese Systeme erholen sich im Prinzip kaum mehr oder nur über Jahrzehnte. Die Ausbeutung der Meere, die in der Tiefsee erst jetzt so richtig beginnt, stellt ein wachsendes Problem dar.

Wenn bei Grundlagenforschung kein unmittelbarer ökonomischer Nutzen erkennbar ist, gerät sie zunehmend unter Rechtfertigungsdruck. Verspüren Sie das auch?

H: Das stimmt schon, dass man sich in diesem Spannungsfeld wiederfindet. Wenn man Grundlagenforschung betreibt so wie wir und die Bakteriengemeinschaften aus 7000m Tiefe und ihre Stoffwechselwege untersucht, dann hat das zunächst noch nicht unbedingt einen ökonomischen Nutzen. Da muss man sich natürlich rechtfertigen. Das ist durchaus auch ein berechtigtes Anliegen. Das ist im Prinzip so wie in der Kunst. Wenn man ein Bild malt hat das auch keinen unmittelbaren Nutzen. Aber die Frage „wozu dient das unmittelbar“, kann man nicht unbedingt überall stellen. Die Gesellschaft produziert in vielen Bereichen mehr als benötigt wird. Für die Gesellschaft ist Wissenschaft genauso bereichernd wie Kunst.

Zum anderen ist es immer so, dass die tatsächlichen Innovationen aus der Grundlagenforschung kommen. Niemand hat gesagt, wir erfinden jetzt das Internet oder wir müssen Elektrizität und die Glühbirne erfinden, um alle Städte zu beleuchten. Das waren immer erst grundlegende Experimente, wo man die Tragweite noch gar nicht realisiert hat, was sich daraus entwickelt. Somit ist Grundlagenforschung auch die Basis für jede weitere angewandte Forschung.

Zur Person

Gerhard J. Herndl, geb. 1956 in St. Pölten, ist Leiter des Departments für Meeresbiologie der Universität Wien. Er promovierte im Fach Zoologie an der Universität Wien. Danach verschlug es Gerhard Herndl im Rahmen eines zweijährigen Forschungsaufenthaltes als PostDoc zunächst an das Scripps Institute of Oceanography in San Diego (1988-1989). Zurück in Wien erlangte er 1992 die Venia docendi und war 1994 bis 1997 Universitätsdozent. Im Jahr 1997 wurde er zum Leiter des Departments für Biologische Ozeanographie am Königlich Niederländischen Institut für Meeresforschung bestellt, eine Funktion die er 11 Jahre lang ausübte. 1999 wurde Gerhard Herndl zum Professor für Biologische Ozeanographie an der Universität Groningen ernannt. Schließlich wurde er 2008 Professor für Meeresbiologie an der Universität Wien und Nachfolger von Jörg Ott. Für seine international anerkannte Forschung erhielt er 2011 den hochdotierten Wittgenstein-Preis, den „österreichischen Nobelpreis“ sowie den ERC Advanced Grant.

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