Neue Erkenntnisse zur Rolle von Schweinswal-Kot im marinen Nährstoffkreislauf
Gast-Autorin Lynn van Boheemen
Lynn von Boheemen ist Masterstudentin der Meeresbiologie und leidenschaftliche Meeresschützerin. Ihr ist es ein besonderes Anliegen, nachhaltig zu forschen. Für ihre Abschlussarbeit hat sie Schweinswal-Kot unter die Lupe genommen und erklärt in ihrem Gast-Blog, was an dieser Laborstudie besonders spannend war.
Was hat Schweinswal-Kot mit Sauerstoff, Klima und dem Wachstum winziger Meeresalgen zu tun? Mehr, als man denkt. In ihrem Gast-Blog erklärt Meeresbiologin Lynn van Boheemen, wie selbst kleine Wale eine große Wirkung auf das Ökosystem Ozean haben können – und welche neuen Einblicke in den marinen Nährstoffkreislauf ihre Forschung liefert.
Für meine Abschlussarbeit habe ich untersucht, wie der Kot von Schweinswalen das Wachstum von Phytoplankton beeinflusst – winzige pflanzenähnliche Zellen, die nahe der Meeresoberfläche schwimmen.
Trotz seiner geringen Größe ist Phytoplankton unglaublich wichtig: Es produziert mehr als die Hälfte des Sauerstoffs auf der Erde und trägt zur Bekämpfung der Klimakrise bei, indem es Kohlendioxid (CO₂) absorbiert und den Kohlenstoff im Ozean speichert. Wie Landpflanzen benötigt Phytoplankton Sonnenlicht und Nährstoffe, um zu wachsen. Deshalb finden wir es in der oberen Schicht des Ozeans, wo das Sonnenlicht es erreichen kann. Diese Schicht enthält jedoch nicht immer genügend Nährstoffe und das kann das Phytoplankton-Wachstum einschränken.
Jüngste, ebenfalls von WDC unterstützte Forschung hat gezeigt, dass Wal-Kot eine wichtige Rolle beim Wachstum von Phytoplankton spielt: Wale ernähren sich in der Tiefe, ihre Ausscheidungen verrichten sie jedoch nahe der Wasseroberfläche. Dabei setzen sie Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Eisen frei, die als eine Art natürlicher Dünger für Phytoplankton wirken.
Warum Schweinswale?
Im Vergleich zu großen Walen sind Schweinswale viel kleiner und es ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie ihr Kot zu diesem Nährstoffkreislauf beiträgt. Die meisten Studien haben sich bisher auf Großwale, vor allem Bartenwale konzentriert, sodass es über kleinere Zahnwal-Arten wie Schweinswale oder Delfine noch viel zu entdecken gibt.
Aus diesem Grund konzentriert sich die Organisation Stichting Rugvin, bei der ich meine Doktorarbeit geschrieben habe, auf die Erforschung von Schweinswalen und ihrer Rolle im marinen Ökosystem.
Schweinswale leben in Gewässern mit sowohl hohem als auch niedrigem Nährstoffgehalt, daher wollte ich herausfinden, ob unterschiedliche Wasserproben einen Einfluss darauf haben, wie der Kot das Wachstum von Phytoplankton beeinflusst. Außerdem wollte ich verschiedene Kot-Konzentrationen testen, um zu sehen, welchen Effekt die Kot-Menge auf das Phytoplankton-Wachstum hat.
Die Vorbereitung
Bevor ich mit dem Experiment beginnen konnte, musste ich herausfinden, wie ich diese Fragestellung richtig untersuchen konnte. Da diese Art der Forschung noch recht neu ist, gab es noch keine Standardmethoden. Einige frühere Student:innen bei der Rugvin Foundation hatten bereits mit der Entwicklung eines Versuchsaufbaus begonnen, aber ich wollte die Reproduzierbarkeit verbessern, um sicherzustellen, dass andere Wissenschaftler:innen mein Experiment auf die gleiche Weise wiederholen können.
Bei früheren Methoden wurde der Kot direkt ins Wasser gegeben, aber da einige Proben flüssiger und andere fester waren, waren die Konzentrationen nicht sehr konsistent. Um dies zu beheben, trocknete ich den Kot zunächst in einem Ofen, damit ich ihn in Pulverform genau wiegen und gleichmäßig ins Wasser mischen konnte.
Außerdem wollte ich alle im Kot lebenden Mikroorganismen entfernen, da ich nur die Wirkung des Kots selbst untersuchen wollte, ohne Bakterien oder andere kleine Lebensformen. Also habe ich den Kot vor der Verwendung sterilisiert.
Es war wie das Lösen eines Puzzles: Ich habe verschiedene Ansätze ausprobiert und herausgefunden, was am besten funktioniert. Ich habe viel gelernt, als ich die richtige Methodik entwickelt und getestet habe. Außerdem habe ich einige kleine Vorversuche durchgeführt, um herauszufinden, welche Kot-Konzentrationen für den Hauptversuch am besten geeignet sind.
Das Experiment
Sobald die Methodik festgelegt war, begann das eigentliche Experiment. Ich testete, wie zwei Arten von Phytoplankton unter den verschiedenen Bedingungen wuchsen.
Ich verwendete:
- Zwei Arten von Wasser: nährstoffreiches Nordseewasser und nährstoffarmes Mittelmeerwasser.
- Zwei Arten von Phytoplankton: Nannochloropsis oceanica und Chaetoceros calcitrans
- Vier verschiedene, im Wasser gelöste Kot-Konzentrationen.
Insgesamt arbeitete ich mit 72 Flaschen, die jeweils eine andere Kombination aus Wasser-Art, Phytoplankton-Art und Kot-Konzentration enthielten.
Die Ergebnisse
Dreimal pro Woche nahm ich Proben aus jedem Kolben und untersuchte sie unter dem Mikroskop. Mit einem speziellen Objektträger zählte ich die Anzahl der Phytoplanktonzellen in jeder Probe; einige enthielten bis zu 50 Millionen Zellen pro Milliliter Wasser!
Indem ich diese Zahlen in Grafiken darstellte, konnte ich visualisieren, wie das Phytoplankton unter den jeweiligen Bedingungen wuchs. Anschließend verglich ich meine Ergebnisse mit früheren Forschungen von Stichting Rugvin.
Interessanterweise stellte ich fest, dass die Kot-Konzentration keinen konsistenten Einfluss auf das Phytoplankton-Wachstum hatte, was auch in früheren Studien beobachtet wurde. Darüber hinaus beeinflusste der natürliche Nährstoffgehalt des Wassers in einigen Fällen das Wachstum, sobald der Schweinswal-Kot hinzugefügt wurde. In diesen Fällen wurde eine höhere Dichte an Phytoplanktonzellen in dem nährstoffarmen Wasser beobachtet – das zeigt, dass vor allem nährstoffarmes Wasser von dem Schweinswal-Kot profitierte.
Schließlich gab es einen deutlichen Unterschied zwischen den Flaschen, die Schweinswal-Kot enthielten, und denen, die keinen Kot enthielten. Das Phytoplankton wuchs deutlich besser, wenn Kot vorhanden war, was zeigt, dass Schweinswal-Kot das Wachstum von Phytoplankton fördert. Der nächste Schritt besteht darin, zu verstehen, wie dieser Prozess genau funktioniert. Weitere Experimente werden uns helfen, den Antworten näherzukommen.
Zusammenfassung
Meine Forschung hat gezeigt, dass der Kot von Schweinswalen das Wachstum von Phytoplankton fördert, auch wenn die genauen Mechanismen hinter diesem Prozess noch weiter erforscht werden müssen. Jede neue Studie bringt uns nicht nur dem Verständnis näher, wie die Umwelt Meerestiere beeinflusst, sondern auch, wie diese wiederum ihre Umwelt prägen.
Wale, ob groß oder klein, spielen eine wichtige Rolle für die Erhaltung gesunder Ozeane. Durch die Untersuchung dieser Nährstoffkreisläufe gewinnen wir wertvolle Erkenntnisse darüber, wie der Ozean Nährstoffe nutzt, und wie die Lebewesen im Meer zusammenspielen.
Ich möchte WDC für die Förderung dieser Forschung danken.
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