Anthropogener Lärm in Nord- und Ostsee – große Gefahr für die Meeressäuger

Die im Fachbeitrag I dieser Reihe thematisierte Gefahr durch Stellnetze ist nicht der einzige negative Faktor für die bedrohten Schweinswale an Deutschlands Küsten. Der menschengemachte Lärm unter Wasser beeinflusst Meeressäuger wie den Schweinswal und andere Tiere massiv. Lärm durch Schiffsverkehr, der Bau von Offshore-Windkraftanlagen, seismische Untersuchungen zur Aufspürung von Öl- und Gasvorkommen, Militärübungen und Munitionssprengungen bedrohen die Tiere. Die Folgen können gravierend sein: Änderung des Sozial- und Fressverhaltens, Flucht aus dem natürlichen Habitat, Krankheiten durch chronischen Stress, Einfluss auf die Fortpflanzungsfähigkeit und vorübergehende oder dauerhafte Schädigungen des Gehörs. Im schlimmsten Fall sind die Auswirkungen tödlich!

Versetzt man sich in die Situation eines Meeressäugers, müssen die Auswirkungen der akustischen Meeresverschmutzung mittlerweile enorm sein. Gerade der Schweinswal ist besonders betroffen, da er seinen empfindlichen Gehörapparat sowohl zur Kommunikation und Orientierung als auch zum Aufspüren von Fressfeinden und der Nahrungssuche benötigt. Im Fachbeitrag I wurde schon auf die Folgen durch Vergrämungsgeräte wie Pinger hingewiesen. Doch der Lärm existiert mittlerweile fast überall im Meer und kann die Tiere auf unterschiedliche Art und Weise beeinflussen.

Containerschiff auf der Nordsee
© Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes

Der globale Warenverkehr per Schiff verursacht dabei die größte anthropogene Lärmbelastung für die marinen Ökosysteme. Alleine die Deutsche Bucht wird von ca. 120.000 Schiffen jährlich befahren [1].

Konstanter Unterwasserlärm behindert die Tiere nicht nur bei der Nahrungssuche und dem Aufspüren von Fressfeinden [2], sondern stört auch wichtige Ruhephasen und soziale Interaktionen. Zwar gibt es auch noch weniger stark genutzte Gebiete mit niedrigeren Schallpegeln, allerdings kann sich hier die Lärmbelastung auf die Tiere genauso negativ auswirken, da sich die Wale noch nicht an höhere Lärmpegel „gewöhnt“ haben [3].

Schnell ansteigende Geräuschpegel, z.B. von einem sich nähernden Speedboot, können starke Verhaltens- bzw. Stressreaktionen hervorrufen. Dieser Effekt wird in der Forschung als „acoustic looming“ bezeichnet [4]. Die Studienergebnisse zu den Auswirkungen von Schiffsverkehr auf Wale und Delfine sind eindeutig: Starker Schiffsverkehr führt zu Verhaltensänderungen bei den Meeressäugern und zur Zunahme von Stress. Diese Einflüsse auf die Tiere können kumulieren und zu ernsthaften gesundheitlichen Auswirkungen führen [5]. Die Fläche, die zu einem bestimmten Zeitpunkt dem Unterwasserlärm ausgesetzt ist, wird hier als „Vessel noise footprint“ bezeichnet. Aufgrund der enormen Folgen des Unterwasserlärms sind mehrere Maßnahmen erforderlich, die den „Vessel noise footprint“ reduzieren können:

• Modernisierung der Schiffe (weniger Lärmemissionen)
• Wo möglich und vertretbar: Verlegung von Schifffahrtsrouten
• Geschwindigkeitsreduzierung

Die Abbildung zeigt die Lärmausdehnung von zwei identischen Schiffen, allerdings mit einem Schallpegelunterschied von 6 dB.
Grafik: Findlay, Charlotte R.

Die Geschwindigkeitsreduzierung, in erster Linie von großen Frachtschiffen, ist der wohl am leichtesten zu beeinflussende Faktor mit spürbaren Auswirkungen. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass schon eine moderate Herabsetzung die Lärmbelastung im Meer deutlich verringert. Der Forscher Russel Leaper kommt in seiner Studie zu dem Ergebnis, dass bereits eine Geschwindigkeitsverringerung von zehn Prozent die gesamte Schallenergie der Schifffahrt um etwa 40 Prozent und das Risiko für Schiffskollisionen um ca. 50 Prozent minimieren könnte [6]. Die nachfolgende Abbildung einer weiteren aktuellen Studie verdeutlicht: Würde man beispielsweise in Meeresschutzgebieten die Geschwindigkeit um 50 Prozent reduzieren, verringert sich der „Vessel noise footprint“ um bis zu 97 Prozent [7]. Weitere positive Effekte gehen damit einher: die Verminderung von Kollisionen zwischen Meeressäugern und Schiffen sowie die Verringerung der Treibhausgasemissionen. Kommen technologische Änderungen hinzu, lässt sich der „Vessel noise footprint“ bereits mit einer geringen Geschwindigkeitsreduktion deutlich reduzieren.

Einfluss von Geschwindigkeitsreduzierung und technischen Änderungen auf den “Vessel noise footprint”.
Grafik: Findlay, Charlotte R.

Dazu kommen die Auswirkungen von extrem hohen Lärmquellen, die die Tiere dauerhaft schädigen oder töten können. Hervorgerufen werden diese hohen Lärmpegel beispielsweise durch die Sprengung von Munitionsaltlasten aus dem Zweiten Weltkrieg. Eine im Jahr 2022 veröffentlichte Studie konnte belegen, dass Schweinswale als Folge der Sprengungen gestorben sind [8]. Genannt werden müssen an dieser Stelle auch die Offshore-Windkraftanlagen. Die EU schreibt vor, dass der Anteil der erneuerbaren Energien in der EU bis zum Jahr 2030 auf 32 Prozent steigen muss [9]. Bedenkt man, dass die installierte Leistung der Windenergie auf See bis zum Jahr 2045 auf 70 GW ausgebaut werden soll [10], fehlt jede Vorstellung, wie dieses Ziel ohne eine weitere massive Lärmbelastung zu erreichen ist. Zur Einordnung: Im Juni 2023 betrug die vor deutschen Küsten installierte Leistung 8,4 GW [11].

Übersicht der Offshore-Windenergieanlagen in Nord- und Ostsee
Grafik: Stiftung OFFSHORE-WINDENERGIE

Beim Einrammen der Fundamente mit hydraulischen Hämmern entstehen Lärmemissionen von teilweise über 200 Dezibel. Zum Vergleich: Ein Presslufthammer erzeugt in fünf Metern Entfernung einen Schalldruckpegel von 100 Dezibel [12]. Zwar reduzieren sogenannte Blasenschleier den Geräuschpegel, die verbleibende Lärmbelastung sinkt allerdings selbst bei zwei hintereinander geschalteten Blasenwänden nur im Optimalfall unter den Grenzwert von 160 Dezibel [13]. Eine kürzlich veröffentlichte Studie bestätigt einmal mehr die negativen Auswirkungen beim Bau eines Windparks: Während der Bauarbeiten des Offshore-Parks „East-Anglia-ONE“ nahm die Schweinswalhäufigkeit innerhalb einer Entfernung von bis zu 14 Kilometern ab [14]. Andere Forschungsergebnisse konstatieren die Flucht der Wale in einem Radius von bis zu 20 Kilometern um die Baustelle. Unklar bleibt bisher, inwieweit die Tiere nach Abschluss der Bauarbeiten wieder in das ursprüngliche Gebiet zurückkehren. Hierzu gibt es widersprüchliche Studienergebnisse [15].

Blasenschleier zur Reduzierung des Lärms während der Ramm-Arbeiten
Grafik: Johannes Hoffmann 

Zur Vertreibung der Schweinswale während der für sie gefährlichen Bauarbeiten werden oft sogenannte AHDs (Acoustic Harassment Devices) eingesetzt. Diese Geräte wurden ursprünglich dafür entwickelt, Robben von Aquakulturen und Fischereigerät fernzuhalten bzw. zu vertreiben. Eine aktuelle Studie untermauert die schon länger bestehende Vermutung, dass die Verwendung von AHDs negativen Einfluss auf die Wale hat und diese in der bisherigen Form nicht für die „Vergrämung“ der Wale geeignet sind.

Die bedrohten Meeressäuger werden in einem viel größeren Radius vertrieben als beabsichtigt, was bedeutet, dass deutlich mehr Wale negativ beeinflusst werden. Beeinflusst, da die erzeugten Geräusche bei den Tieren ein Fluchtverhalten auslösen. Die Forscher:innen konstatieren, dass durch den größeren Schwimmaufwand mit hoher Geschwindigkeit weniger Energie zur Echolokation bereitsteht, was das Risiko des Verfangens in Fischereigeräten erhöht. Gleichzeitig wird auch festgestellt, dass die mit der Vertreibung einhergehenden energieraubenden Reaktionen den Gesundheitszustand der Tiere verschlechtern können [16].

Schweinswale besitzen nicht die Fettreserven von größeren Walen und müssen daher fast pausenlos Nahrung aufnehmen, um in ihrem relativ kalten Lebensraum zu überleben. Dadurch sind sie besonders anfällig für Störungen, die sich auf ihr Fressverhalten oder ihren Energiehaushalt auswirken.

Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass es mittlerweile Alternativen beim Offshore-Bau gibt: sogenannte Schwerkraftfundamente. Die Wissenschaftler:innen der Universität in Newcastle stellten fest, dass es bei der Verwendung von Schwerkraftfundamenten – im Gegensatz zu Anlagen auf Pfahlkonstruktionen – bislang keine Hinweise auf Veränderungen des Vorkommens von Schweinswalen und Delfinen in der Nähe der Turbinenstandorte gibt [17]. Allerdings halten die Autor:innen weitere Forschungsbemühungen für notwendig, um ihre Ergebnisse abzusichern. Auch wenn die Meeressäuger möglicherweise nicht dauerhaft aus ihrem Habitat vertrieben werden, so zeigt die Studie doch, dass tatsächlich ein Einfluss auf die Wale besteht. Die Forscher:innen sprechen von kurzfristigen Verschiebungen des Schweinswalvorkommens  im Untersuchungsgebiet. Gemeint ist, dass die Tiere durch die Bauarbeiten zwar vertrieben werden, nach einer Weile aber wieder in ihr ursprüngliches Habitat zurückkehren. Hier muss geklärt werden, ob und inwieweit die kurzzeitige Vertreibung für die Meeressäuger mit negativen Auswirkungen verbunden ist.

Die Entwicklung alternativer Verfahren beim Offshore-Bau gehen in die richtige Richtung, negative Auswirkungen für die bedrohten Lebewesen scheint es in reduzierter Form aber nach wie vor zu geben. Dazu kommen steigende Belastungen durch zusätzlichen Unterwasserlärm, der durch regelmäßige Kontroll- und Wartungsfahrten zu den Windparks entsteht.

Wissenschaftler:innen der Aarhus University in Dänemark weisen in ihrem umfangreichen Bericht zur menschengemachten Lärmbelastung in der Ostsee außerdem darauf hin, dass es neben den genannten Faktoren immer noch Lärmquellen in der Ostsee gibt, deren Auswirkungen unzureichend erforscht sind. Gemeint sind Echolote, Hochfrequenzsonare sowie Schreck- und Vergrämungsgeräte, für die bis dato noch keine Regulierungsvorschriften bestehen [18].

Die im Jahr 2008 in der EU in Kraft getretene Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) gibt den rechtlichen Rahmen für den Meeresschutz in der EU vor mit dem Ziel, einen guten Umweltzustand in Nord- und Ostsee zu erhalten oder zu erreichen. Mit Blick auf den Unterwasserlärm lautet das Ziel [19]:

Der aktuelle Status zeigt, dass zwischen Ist- und Sollzustand im Bereich Unterwasserlärm noch erhebliche Differenzen bestehen. Die GRD begrüßt, dass mit dem Ostsee-Aktionsplan 2021 bis 2030 der Helsinki-Kommission das Thema Unterwasserlärm endlich in den Fokus genommen wird [20]. Es gilt den Druck auf die verantwortlichen Akteure aufrecht zu halten, um eine wesentliche Reduzierung der akustischen Meeresverschmutzung nicht erst gegen 2030 zu erreichen.

FACHBEITRAG III

Wie der Mensch die marinen Ökosysteme an ihre Belastungsgrenze bringt – mit dem Hauptfokus auf dem Lebensraum der Schweinswale in Nord- und Ostsee
zum Fachbeitrag

1]   Vgl. Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes; GDWS – Bundeswasserstraßen – Nordsee

[2]   In der Nordsee werden Schweinswale von Kegelrobben gejagt. Vgl. Kegelrobben fressen Seehunde, Schweinswale – und ihre Artgenossen (tiho-hannover.de)

[3]   Vgl. Reckendorf, Anja u.a. (2023): Marine Mammal Acoustics, in: Brennecke, Dennis u.a. (Hgg.): Marine Mammals. A Deep Dive into the World of Science. Marine Mammals: A Deep Dive into the World of Science | SpringerLink

[4]   Vgl. Findlay, Charlotte R. u.a. (2023) >>>: Small reductions in cargo vessel speed substantially reduce noise impacts to marine mammals, in: Science Advances Vol. 9, No. 25. 

[5]   Vgl. Bejder, Lars u.a. (2005): Interpreting short-term behavourial responses to disturbance within a longitudinal perspective, ScienceDirect. https://researchrepository.murdoch.edu.au/id/eprint/1295/1/Interpreting_short-term_behavioural.pdf

[6]   Vgl. Russel Leaper (2019): The Role of Slower Vessel Speeds in Reducing Greenhouse Gas Emissions, Underwater Noise and Collision Risk to Whales; in: Sec. Marine Conservation and Sustainability Volume 6. Frontiers | The Role of Slower Vessel Speeds in Reducing Greenhouse Gas Emissions, Underwater Noise and Collision Risk to Whales (frontiersin.org)

[7]   Vgl. Findlay, Charlotte R. u.a. (2023): Small reductions in cargo vessel speed substantially reduce noise impacts to marine mammals, in: Science Advances Vol. 9, No. 25. Small reductions in cargo vessel speed substantially reduce noise impacts to marine mammals | Science Advances

[8]   Vgl. Siebert, Ursula u.a. (2022): >>> Blast injury on harbour porpoises (Phocoena phocoena) from the Baltic Sea after explosions of deposits of World War II ammunition, in: Environment International 159.

[9]   Vgl. EU Richtlinie 2018/2001 EUR-Lex – 4372645 – EN – EUR-Lex (europa.eu)

[10]   Vgl. Gesetz zur Entwicklung und Förderung der Windenergie auf See. https://www.gesetze-im-internet.de/windseeg/BJNR231000016.html

[11]   Vgl. Status des Offshore-Windenergieausbaus in Deutschland. Erstes Halbjahr 2023. Deutsche WindGuard GmbH https://www.wind-energie.de/fileadmin/redaktion/dokumente/publikationen-oeffentlich/themen/06-zahlen-und-fakten/20230725_Status_des_Offshore-Windenergieausbaus_Halbjahr_2023.pdf

[12]   Vgl. Was ist Lärm? – Physikalische Grundlagen (xn--fluglrm-portal-9hb.de)

[13]   Vgl. https://energiewinde.orsted.de/trends-technik/offshore-wind-fundamente-lautlos-in-die-tiefe

[14]   Vgl. Van Geel, Nienke C.F. u.a. (2023): Spatial impact of wind farm construction on harbour porpoise detectability, in: Popper, Arthur N. (Hg.): The Effects of Noise on Aquatic Life.

[15]   Vgl. Unger B., Baltzer J., Brackmann J., Brasseur S., Brügmann M., Diederichs B., Galatius A., Geelhoed S.C.V , Huus Petersen H., IJsseldijk L.L., Jensen T. K., Jess A., Nachtsheim D., Philipp C., Scheidat M., Schop J., Siebert U., Teilmann J., Thøstesen C.B. & van Neer A. (2022) Marine mammals. In: Wadden Sea Quality Status Report. Eds.: Kloepper S. et al., Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, Germany. Last updated: 06.09.2022. Downloaded DD.MM.YYYY. qsr.waddensea-worldheritage.org/reports/marine-mammal

[16]   Vgl. Elmegaard, S.L. u.a. (2023): Wild harbour porpoises startle and flee at low received levels from acoustic harassment device, Sci Rep 13, 16691. https://doi.org/10.1038/s41598-023-43453-8

[17]   Vgl. Potlock, Kelsey M. u.a. (2023): Offshore construction using gravity-base foundations indicates no long-term impacts on dolphins and harbour porpoise, in: Marine Biology 170. https://link.springer.com/article/10.1007/s00227-023-04240-1

[18] Vgl. Lamoni, Luca/Tougaard, Jakob (2023): MEASURES FOR REDUCTION OF ANTHROPOGENIC NOISE IN THE BALTIC, in: Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy 556. https://dce.au.dk/fileadmin/dce.au.dk/Udgivelser/Videnskabelige_rapporter_500-599/SR556.pdf

[19] Vgl. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) (Hg.): MSRL-Maßnahmenprogramm zum Schutz der deutschen Meeresgewässer in Nord- und Ostsee (einschließlich Umweltbericht), aktualisiert für 2022–2027. Bericht über die Überprüfung und Aktualisierung des MSRL-Maßnahmenprogramms gemäß §§ 45j i.V.m. 45h Absatz 1 des Wasserhaushaltsgesetzes. Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Nord- und Ostsee (BLANO), 30. Juni 2022. URL:

https://www.meeresschutz.info/berichteart13.html?file=files/meeresschutz/berichte/art13-massnahmen/zyklus22/MSRL_Art13_Aktualisierung_Massnahmenprogramm_2022_Rahmentext.pdf

[20]   Vgl. Baltic Sea Action Plan. 2021 update. https://helcom.fi/wp-content/uploads/2021/10/Baltic-Sea-Action-Plan-2021-update.pdf