von Dr. Birgit Quack, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Es gibt zwei Bereiche in unserer Atmosphäre, in denen das Spurengas Ozon besonders wichtig ist: in der Stratosphäre und in der Grenzschicht an der Erdoberfläche. In der oberen Region unserer Atmosphäre, der Stratosphäre, entsteht Ozon durch den Zerfall von Sauerstoff im Sonnenlicht und wirkt als wichtiger UV-Strahlenschutz für das Leben auf der Erde. Es wird durch Radikalreaktionen von Halogenen wie Chlor, Brom und Jod, die in verschiedenen Formen in unserer Atmosphäre vorkommen, rasch zerstört. In den 1980er Jahren trat ein großes Ozonloch auf, das mit den langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen in Verbindung gebracht werden konnte, die in den 1990er Jahren durch das Montrealer Protokoll verboten wurden. Seitdem nehmen das Ozonloch über der Antarktis und das Ozon in der oberen Stratosphäre im Allgemeinen langsam wieder zu. In der unteren Stratosphäre der Tropen nimmt es jedoch weiterhin ab. Das Oberflächenozon hingegen nimmt zu, was auf die Luftverschmutzung zurückzuführen ist, insbesondere auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Unter windy.com kann jeder weltweit, der Zugang zum Internet hat, eine globale Karte von Oberflächenozon und lokale Werte für jeden Ort der Welt finden (Abbildung 1). Oberflächenozon, das auch ein Treibhausgas ist, wird auf natürliche Weise bis zu einer Hintergrundkonzentration von 10-40 µg/m3 produziert. Da es ein starkes Oxidationsmittel ist, kann es in höheren Konzentrationen Augen und Lunge reizen. Für Städte, in denen die Umgebungskonzentrationen im Sommer über 100 µg/m3 ansteigen und empfindliche Menschen schädigen können, wurden gesetzliche Grenzwerte und Warnsysteme eingerichtet.
Abbildung 1 zeigt die Ozonkonzentration an der Oberfläche in dem Gebiet, in dem unsere Fahrt SO305 im Golf von Bengalen stattfand. Sie ist tagsüber über ganz Indien sehr hoch, und es ist auch offensichtlich, dass die Ozonkonzentrationen an den Küsten und zum offenen Ozean hin stark abnehmen. Dies ist hauptsächlich auf eine aktive Halogenchemie zurückzuführen, die das Ozon über den Ozeanen zerstört, verursacht durch natürliche halogenierte flüchtige Verbindungen, die in den Ozeanen durch Sonnenlicht, Phytoplankton und chemische Reaktionen gebildet werden. Zu diesen Verbindungen gehören Bromoform (CHBr3), Dibrommethan (CH2Br2), Methyljodid (CH3I), Dijodmethan (CH2I2), Jodchlormethan (CH2CII), Dichlorbrommethan (CHBrCl2) und andere. Sie gelangen in die Atmosphäre und setzen dort Halogene frei, die mit Ozon reagieren. Alle Verbindungen haben eine kurze Lebensdauer von Minuten bis zu weniger als sechs Monaten. Die industriellen Lösungsmittel Dichlormethan (CH2Cl2) und Chloroform (CHCl3) aus der Süßwasserchlorierung tragen ebenfalls zum Ozonabbau in der Atmosphäre bei. Die Verbindungen, die durch tiefe Konvektion in den Tropen in die Stratosphäre gehoben werden, setzen ihre Halogene in der unteren Stratosphäre frei, während sie sich zum Nord- und Südpol bewegen. So wirken sich die tropischen Prozesse global aus.
In den letzten vier Wochen waren wir nun im tropischen Golf von Bengalen, der 2001 als Hauptquelle für einige natürliche halogenierte flüchtige Verbindungen für die Atmosphäre entdeckt wurde, mit RV Sonne unterwegs.
Jule, die ihre Masterarbeit zu diesem Thema schreibt, Julia, die zum zweiten Mal als studentische Hilfskraft auf der RV Sonne mitfährt und ich, die seit über 30 Jahren auf den Weltmeeren flüchtige Halogenkohlenwasserstoffe untersucht, brachten unser Analysesystem mit an Bord, das seit Beginn der Fahrt rund um die Uhr in Schichten von jeweils 8 Stunden reibungslos lief, wobei das Gerät jede Stunde eine neue Probe erhält. Wir haben Wasser aus der Tiefsee und dem Oberflächenozean und Luft aus der Atmosphäre entnommen (Abbildung 3). Die Luftproben werden von Elliot Atlas in den USA analysiert, mit dem ich seit 2002 in 15 Kampagnen zusammengearbeitet habe. Aus den Konzentrationen im Ozean und in der Atmosphäre berechnen wir den Gasaustausch zwischen Luft und Meer, und versuchen zu verstehen, wie die Verbindungen in der Region mit physikalischen und biogeochemischen Parametern zusammenhängen, und schätzen ab, wie sich die ozeanische Quelle und Senke in Zukunft entwickeln könnten und was dies für Ozon als Treibhausgas und als UV-Schild bedeutet.
Bei jeder Schiffsexpedition in den 30 Jahren, in denen wir die Ozeane bereisten, erforschte ein Team von Wissenschaftlern und Crew an Bord verschiedener Forschungsschiffe den Ozean als ein uraltes Zusammenspiel von Wasser, Chemikalien, Billionen von Bakterien und höheren Organismen, das durch die Schwerkraft, die Erdrotation sowie durch Sonnenlicht und den Mond beeinflusst wird. Die Biologie reagiert auf die Verteilung von nahrhaften Chemikalien im Wasser, das in enger Wechselwirkung mit der Atmosphäre steht, von der Meeresoberfläche bis zur Stratosphäre. Bei jeder Fahrt wurde ein kleiner Teil der Myriaden von globalen und regionalen geheimen Wechselwirkungen, die die Grundlage unseres Lebens bestimmen, entdeckt und veröffentlicht. Das alte Zusammenspiel wird nun durch menschliche Aktivitäten stark beeinflusst. Ich hoffe, dass sie das wechselwirkende Gleichgewicht nicht kippen, so dass künftige Generationen weiterhin die Chance haben, es tiefer zu entschlüsseln, um nachhaltig damit leben zu können.
Meine letzte Fahrt konnte ich auf der RV Sonne, einem Starschiff der deutschen Forschungsflotte, mit einer professionellen Besatzung durchführen, die durch den reibungslosen Betrieb des Schiffes bis zum Hafen von Singapur wieder sehr gute Datensätze ermöglichte. In den nächsten Jahren werde ich vermutlich meine Datensätze hauptsächlich mit KI erforschen, um das meiste Wissen aus ihnen herauszuholen. Jule und Julia werden hoffentlich mehr Gelegenheiten finden, ihre Karriere mit Entdeckungsreisen auf dem Meer zu verbinden, da diese nicht nur Wissen fördern, sondern auch soziale Fähigkeiten wie Teamarbeit, Disziplin, Ausdauer, Rücksichtnahme und Toleranz entwickeln. Ich werde die täglichen Herausforderungen einer erfolgreichen Forschungsfahrt vermissen.
Birgit Quack, Singapur 18.05.2024
When I attended the OBIS Data Mobilization Workshop in the Azores (Thanks to the Air Center) this year, one observation immediately caught my attention: compared with countries such as the United States, Europe still appears surprisingly fragmented and underinvested in biodiversity data mobilization. The issue is not necessarily a lack of biodiversity research. European scientists produce enormous amounts of ecological data. The challenge is that publishing biodiversity observations into global infrastructures such as MBON/GBIF often remains an additional task rather than an integral part of funded research. In the United States, biodiversity data publication is frequently embedded in funding mechanisms and institutional mandates. Data management, curation, and dissemination seem to be recognized research activities. In much of Europe, including Denmark, researchers often mobilize data on top of their existing responsibilities, with limited dedicated funding for long-term stewardship.
I asked myself how is Denmark performing compared with its Nordic and neighboring countries?
Denmark is not lagging behind, but neither is it leading
The numbers reveal a mixed picture.
Germany clearly stands out as the regional leader, with both the highest number of datasets and the highest taxonomic coverage. Denmark has the lowest number of occurrence records and species represented among the four countries, despite having a very active biodiversity research community. What is striking is that Denmark does not fall dramatically behind in dataset numbers. Rather, the difference appears in scale and breadth. Danish datasets tend to contain fewer records and cover fewer taxa than those from Germany, Norway, and Sweden.
Different countries tell different biodiversity stories
The taxonomic breakdowns are equally revealing. Denmark should appreciate its fish and birds’ activists. Large portions of the records belong to Gadidae (cod family), Clupeidae (herring family), Laridae (gulls), and other marine vertebrates. This reflects Denmark’s historical strengths in fisheries monitoring, marine ecology, and seabird observations. However, many invertebrate groups, microorganisms, and less visible components of biodiversity remain comparatively underrepresented in global data sets despite active programs like national Program like MONIS.
Norway shows stronger contributions from invertebrate sides such as polychaetes, bivalves, copepods, and marine benthic fauna. The Norwegian data landscape appears heavily influenced by aquaculture sectores, long-term marine monitoring programs and offshore environmental surveys. There is greater representation of marine invertebrates, which are often critical indicators of ecosystem change.
What stood out in Sweden’s data profile is the relatively large contribution from copepods, diatoms, dinoflagellates, and macroalgae. These groups are often overlooked in biodiversity databases because they require specialized expertise and monitoring programs. Sweden’s contribution suggests sustained investment in aquatic ecosystem monitoring beyond commercially important species. Well done Sweden!
Germany’s profile appears the most diverse. While fish and vertebrates remain important, there are strong contributions from polychaete worms, molluscs, arthropods, plankton in general term and benthic organisms. Germany not only contributes more records but also appears to mobilize a wider variety of biodiversity data types. You made me proud Germany 
The real gap may be invisible biodiversity
One lesson from the workshop was that biodiversity databases often reflect what is easiest to observe, identify, and fund. Fish, birds, and mammals are well represented almost everywhere. The groups that drive ecosystem processes, such as jellyfish, zooplankton, benthic invertebrates, phytoplankton, and microbial communities, remain far less visible. This is particularly relevant for marine ecosystems. Some of the most important ecological changes currently occurring in our seas involve gelatinous zooplankton, plankton communities, and benthic assemblages, yet these groups remain underrepresented in many biodiversity repositories. For someone working with jellyfish and marine food webs, this raises an important question:
Are we documenting the biodiversity that is easiest to count, or the biodiversity that is most important for understanding ecosystem change?
This fall, Ocean Conservancy is celebrating its 41st annual International Coastal Cleanup® (ICC), once again bringing together volunteers to protect the beaches and waterways we all love. Ocean Conservancy recently hosted flagship events in Long Beach and Washington, D.C. that celebrated this global movement close to home.
Over the past four decades, nearly 20 million volunteers have rolled up their sleeves to remove more than 405 million pounds of trash from beaches and waterways around the world. And their impact extends far beyond what they collect. ICC volunteers have documented nearly 440 million individual items, creating the world’s largest marine debris database and providing invaluable information that helps Ocean Conservancy and others better understand—and tackle—ocean plastic pollution.
This year’s celebration continued that incredible legacy. At Alamitos Beach in Southern California, more than 150 volunteers gathered on September 19 and removed 1,109 pounds of trash, alongside members of Team USA Artistic Swimming and Olympic and Paralympic athletes. In Washington, D.C., 439 volunteers gathered on September 26 to remove 2,182 pounds of trash from Anacostia Park along the Anacostia River.
“I am so grateful to all of the volunteers who came out today for our ocean—and every volunteer who has made the last 41 years of impact possible,” said Ocean Conservancy’s Senior Director of Conservation Cleanups, Allison Schutes. “Every piece of plastic collected helps protect marine animals and habitats and contributes to research and advocacy.”
And the impact doesn’t stop when the cleanup ends. During International Coastal Cleanup events, volunteers do more than remove trash: They document what they find, helping build a clearer picture of the plastic pollution threatening our waterways and wildlife. Through the Clean Swell® app or paper data sheets, ICC volunteers contribute to Ocean Conservancy’s online, open-access database, the world’s largest repository of marine debris data. These records help scientists, conservation groups and governments understand pollution trends and identify solutions.
That data can also drive meaningful policy change. ICC data were recently used in a peer-reviewed study showing that plastic bag bans lead to reduced plastic bag pollution. The data have also helped advance policies ranging from California’s SB 54 to Florida’s balloon release ban and the federal Farewell to Foam Act. From a neighborhood cleanup to statewide action, every piece of documented trash helps build the evidence needed to tackle plastic pollution at its source.
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