Wie Unterseekabel das Leben im Meer beeinflussen können

Apr 29, 2023

Zehntausende Kilometer Kabel durchziehen unsere Tiefsee, übertragen Daten zwischen Kontinenten und transportieren erneuerbare Energie von Offshore-Energieplattformen an Land. Diese schlängelnden, künstlichen Strukturen können als Unterschlupf für eine Vielzahl am Boden lebender Meereslebewesen dienen: Es wurde festgestellt, dass Anemonen, Schwämme, Korallen, Seesterne, Seeigel, Würmer, Muscheln, Krabben und andere Wirbellose sich auf oder in der Nähe der Unterwasserwelt niederlassen Kabel.

Meeresforscher glauben jedoch, dass wir besser verstehen müssen, wie elektromagnetische Felder (EMF), die von unterseeischen Stromkabeln erzeugt werden, einige dieser empfindlichen Lebewesen beeinflussen könnten, von denen viele auf ihren eigenen inneren Sinn für den magnetischen Nordpol angewiesen sind, um zu navigieren, oder elektrische Felder zu ihrer Hilfe nutzen Jagd. Welche Bedrohung stellen sie für das Leben unter Wasser dar, einem der letzten Orte der Erde, der von Menschen weitgehend unberührt bleibt, wenn man bedenkt, dass sich die Zahl der Unterseekabel mit dem Wachstum des Sektors erneuerbarer Meeresenergien nur vervielfachen wird?

Unterseekabel können in zwei große Kategorien unterteilt werden: Telekommunikationskabel und Hochspannungskabel. Telekommunikationskabel werden auf der Oberfläche des Meeresbodens verlegt, wo sie die Tiefsee durchqueren, während Stromkabel, die sich tendenziell näher an der Küste befinden, zum Schutz typischerweise unter Sedimenten vergraben werden. Heute sind weltweit rund 380 Unterwasser-Telekommunikationskabel mit einer Länge von über 1,2 Millionen Kilometern (745.000 Meilen) in Betrieb. Diese Karte zeigt alle aktiven Untersee-Glasfaser-Telekommunikationskabel – viele davon tragen skurrile Namen wie Apricot, Concerto, Topaz, Polar Express oder Meltingpot.

Telekommunikationskabel stellen die Informationswege für mehr als 95 % der internationalen Daten dar. Und auch Offshore-Wind- und Wasserkraftwerke sind auf Seekabel angewiesen. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher mit der zunehmenden Verbreitung erneuerbarer Energieprojekte begonnen, deren Auswirkungen auf die Umwelt zu untersuchen.

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Auf dem größten Teil seiner Reise entlang des Meeresbodens ist ein Telekommunikationskabel etwa so breit wie ein Gartenschlauch, seine digitalen Daten übertragenden Filamente haben keinen größeren Durchmesser als ein menschliches Haar. Stromkabel sind im Allgemeinen größer (zwischen 7 und 30 cm/2,75 und 12 Zoll) und zum besseren Schutz mit einigen Metallschichten ummantelt. Unterseekabel werden sorgfältig verlegt, um Gefahren zu vermeiden, die sie beschädigen könnten, wie etwa Erdbeben und Erdrutsche unter Wasser. Um versehentliche Schäden zu minimieren, die in flacheren Gewässern auftreten können (z. B. Schäden durch menschliche Aktivitäten wie Fischerei, Schleppnetzfischerei und Ankern), müssen Kabel unter dem Meeresboden vergraben werden.

In flacherem Wasser ist es Booten möglicherweise verboten, sich Kabeln zu nähern, was zu gesünderen Fischbeständen führen kann (Quelle: Ingunn B Haslekaas/Getty Images)

„Während der Unterwasserinstallation werden Unternehmen versuchen, ein [Strom-]Kabel unter dem Sediment zu vergraben, um es zu schützen“, sagt Bastien Taormina, Forscher am norwegischen Institut für Meeresforschung in Bergen. „Das hat einen viel größeren Einfluss auf den umgebenden Lebensraum.“ Taormina ist Hauptautorin einer viel zitierten Studie über die Auswirkungen künstlicher Strukturen auf Meeresökosysteme, die im Journal of Environmental Management veröffentlicht wurde. Über einen Zeitraum von fünf Jahren untersuchten er und sein Team das Unterseestromkabel eines Gezeitenenergietests und machten Fotos von Arten, die das Kabel und die damit verbundenen Strukturen besiedelten.

Durch die Installation eines Kabels wird der umgebende Meeresboden gestört. Paradoxerweise kann dies zu einer größeren anfänglichen Artenvielfalt führen, sagt Taormina. „Opportunistische Arten werden überleben, aber das bedeutet nicht, dass es sich um ein gutes Ökosystem handelt, denn diese Arten sind zwar vielfältig, werden aber nicht bleiben.“ Dieses Phänomen wird als ökologische Sukzession bezeichnet: der Prozess, bei dem Gemeinschaften sich nach und nach gegenseitig ersetzen, bis eine „Höhepunktgemeinschaft“ – etwa ein ausgewachsenes Korallenriff – erreicht wird oder bis eine Störung wie ein Feuer (oder in diesem Fall eine Elektrifizierung) auftritt Unterseekabel) auftritt.

Da fast alle Internet- und Banktransaktionen weltweit über Unterwasserkabel abgewickelt werden, wächst die Besorgnis über deren Anfälligkeit.

Im Januar 2022 war Tonga vom Rest der Welt abgeschnitten, nachdem der Vulkan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai explodierte und ein unterseeisches Internetkabel durchtrennte. Die vollständige Verbindung wurde erst im Februar wiederhergestellt, als das Kabel, das es mit Fidschi verband, repariert wurde.

Es gibt auch andere Bedrohungen. Forscher haben kürzlich Unterwasser-„Flüsse“ entdeckt, die entlang des Meeresbodens fließen. Eine, die von Neufundland nach Süden verläuft, durchschneidet viele Kabel, die die USA mit Europa verbinden. Im Jahr 1929 wurden 23 Unterwasser-Telegrafenkabel durchtrennt, als ein Sedimentschwall den Flusskanal hinunterbrauste. (Lesen Sie hier mehr.)

Heutzutage könnten Unterseekabel ins Visier von Staaten geraten, die die Wirtschaft ihrer Rivalen sabotieren wollen, wobei die Drohungen angesichts der wachsenden Spannungen mit Russland zugenommen haben.

Eine weitere mögliche Folge von Unterwasserstromkabeln ist die Erzeugung elektromagnetischer Felder (EMF). Die Intensität der EMF ist eine direkte Funktion des durch ein Kabel fließenden Stroms und der Tiefe, in der es vergraben ist, sowie des Abstands zwischen den Kabeln (wenn beispielsweise mehrere Kabel in unmittelbarer Nähe verlaufen). EMF kann das natürliche Erdmagnetfeld verzerren, auf das Meeresorganismen zur Navigation angewiesen sind, insbesondere wenn sie 10 Meter in der Nähe der Kabel schwimmen oder treiben.

„Es besteht Bedarf, elektromagnetisch anfällige Arten weiter zu untersuchen“, sagt Michael Clare, Leiter der Marine Geosystems am National Oceanography Centre. „Ab welcher Schwelle stellen EMF ein Problem für diese Meeresbewohner dar?“ Die meisten Institutionen und Wissenschaftler (einschließlich Clare) zögern, irgendeinen kausalen Zusammenhang zwischen Unterseekabeln und dem Verhalten von Meeresorganismen herzustellen.

„Es wurde vermutet, dass Verhaltensbewegungen von Organismen wie Rochen und Hummern durch EMFs beeinflusst werden können. Ob sie jedoch durch die von Stromkabeln erzeugten EMF-Intensitäten beeinflusst werden, bleibt unklar und Gegenstand laufender Forschung“, fügt Clare hinzu.

Nach Abschluss mehrerer Auswirkungsstudien stellte das US-Innenministerium fest, dass „kurze anhaltende Aktivitäten in der Nähe von Unterseekabeln beobachtet wurden; die Daten stützen derzeit nicht die Feststellung, dass die Navigationsfähigkeiten von Fischen insgesamt beeinträchtigt sind“. Viele der bisher durchgeführten peer-reviewten Feldstudien stützen diese Aussage ebenfalls.

Telekommunikationskabel stellen die Informationswege für mehr als 95 % der internationalen Daten bereit (Quelle: Boris Horvat/Getty Images)

In experimentellen Studien in Aquarien wurde gezeigt, dass Meeresorganismen, die empfindlich auf Magnetfelder reagieren, Verhaltensreaktionen auf EMF zeigen, wenn auch bei weitaus höheren Expositionsniveaus als denen, die von Stromkabeln ausgehen. Aber es ist bekannt, dass beispielsweise Haie, Rochen und Chimären Organe entwickelt haben, die äußerst empfindlich auf elektrische Felder reagieren: die Ampullen von Lorenzini. Diese Elektrorezeptoren bilden ein Netzwerk aus schleimgefüllten Poren in der Haut von Knorpelfischen – hochspezialisierte Organe, die für die Erkennung von Beute optimiert sind und eine Schwellenempfindlichkeit von weniger als einem Mikrovolt aufweisen.

„Zukünftige Feldstudien – insbesondere solche, die eine Zusammenarbeit zwischen Meeresforschern und Kabelbetreibern und -eigentümern darstellen – werden zu unserem Verständnis beitragen“, sagt Clare. Taorminas Studie legt nahe, dass Tiere, die entlang der Kontinentalschelfs wandern, durch das elektromagnetische Feld eines Kabels beeinträchtigt werden könnten und sich entweder landeinwärts oder küstennah von ihrem normalen Weg entfernen, aber er stimmt auch zu, dass weitere Studien zu EMF erforderlich sind.

Obwohl Untersuchungen der Tiefsee teuer, zeitaufwändig und ressourcenintensiv sind, können sie dazu beitragen, diese Informationslücke zu schließen. Vor fast zwei Jahrzehnten führten Forscher des Monterey Bay National Marine Sanctuary in Zusammenarbeit mit der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) eine Untersuchung eines Tiefseeberg-Thermometriekabels auf dem Tiefseeboden vor der Küste Zentralkaliforniens durch – eine Untersuchung, die als einzigartig gilt damals für die Untersuchung der biologischen Auswirkungen von Unterseekabeln. Ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) transportierten elektronische Kabelverfolgungssysteme in die tiefen Gewässer der Half Moon Bay und ermöglichten es Forschern, Teile des Kabels zu finden, die unter Sedimenten vergraben waren (das Kabel wurde ursprünglich 1995 im Rahmen eines Experiments verlegt). Erkennen Sie Änderungen der Meerestemperatur, indem Sie die Geschwindigkeit von Schallwellen in der Tiefsee überwachen. Während die ROVs die etwa 95 Kilometer (59 Meilen) lange Länge des Kabels scannten, sammelten Wissenschaftler Sedimentproben, Videos und Standbilder von Tieren, die auf oder in der Nähe des Kabels lebten.

In schlammigen Gebieten waren die offensichtlichsten biologischen Auswirkungen des Kabels die sauberen Reihen von Seeanemonen, die Forscher entdeckten, die auf dem Kabel selbst wuchsen. Häufig wurden diese Seeanemonen direkt an Teilen des Kabels befestigt, die unter Schlamm oder Schlick vergraben waren. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass diese Anemonen ohne das Meeresbodenkabel, das den Tieren einen festen Stand bot, wahrscheinlich nicht in der Lage gewesen wären, solche Bereiche mit weichem Boden zu besiedeln. Die Entfernung solcher Kabel hätte daher Auswirkungen auf ein kleines Ökosystem von Meereslebewesen, die dieses Kabel ihr Zuhause nennen.

Bestimmte Meeresbewohner wie Haie und Rochen scheinen empfindlicher auf die elektrischen Signale zu reagieren, die von einigen Kabeln ausgesendet werden (Quelle: Sean Scott/Getty Images)

Über lokale Schäden oder Verluste von Lebensräumen hinaus können unterseeische Strom- und Kommunikationskabel vorübergehend oder dauerhaft Auswirkungen auf die Meeresumwelt haben, und zwar durch Hitze, Trübung (während der Kabelverlegung), die Gefahr von Verwicklungen und das Einbringen künstlicher Substrate. Dennoch werden Gebiete, durch die Kabel verlaufen, oft als geschützt ausgewiesen, was bedeutet, dass Anker, Grundschleppnetze und sogar die Fischerei eingeschränkt sein können. Die Cook Strait Cable Protection Zone (CPZ) in Neuseeland beispielsweise schränkt die Fischerei in der Nähe von Kabeln ein, wodurch effektiv ein Schutzgebiet geschaffen und so die Fischbestände verbessert werden.

Und Unterseekabel verursachen keine Umweltverschmutzung: Es handelt sich um stabile, inerte Strukturen, die sogar nach ihrer Ausnutzung (im Durchschnitt etwa 20–40 Jahre) wiedergewonnen und recycelt werden können. „Der CO2-Fußabdruck ist im Vergleich zum Großteil der Internet-Infrastruktur tatsächlich relativ gering“, sagt Nicole Starosielski, außerordentliche Professorin an der NYU. In ihrem Buch „The Undersea Network“ untersucht sie die kulturellen und ökologischen Dimensionen transozeanischer Kabelsysteme und fügt der Diskussion eine wichtige sozialwissenschaftliche Perspektive hinzu. „Wir haben uns tatsächlich für mehr Kabel ausgesprochen, um große Onshore-Rechenzentren mit erneuerbaren Netzen zu verbinden, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu minimieren.“

Tatsächlich sind kleine, sich entwickelnde Inselstaaten entscheidend an diese ausgeklügelten Kabelsysteme angebunden, ohne die sie Schwierigkeiten hätten, grüne Energie, Telekommunikation, Fernarbeitstechnologie, E-Medizin und andere digitale Dienste zu erhalten. Das Leben im Meer – und seine oft komplexe Interaktion mit menschlichen Aktivitäten – ist voller Unbekannter; Für Ökologen, die sich Sorgen um den Umweltschutz machen, bleiben diese Unterseekabel ein schlangenförmiges Fragezeichen.

Aber wie Clare erklärt: „Die Forschung hat einen Wert, der Branchenführern, politischen Entscheidungsträgern, Kabelunternehmen und anderen Teilen der Blue Economy im weiteren Sinne dabei helfen wird, sicherzustellen, dass die Entwicklung des Meeresbodens so nachhaltig wie möglich ist.“

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