Den Großteil des Jahres über wimmelt es im Golf von Mexiko von Meereslebewesen, von winzigen Krustentieren bis hin zu riesigen Bartenwalen. Aber jeden Sommer ereignet sich hier eine Katastrophe. Um den Mai herum verlassen die Tiere dieses Gebiet fluchtartig. Bald darauf ersticken und sterben die Lebewesen, die nicht oder nicht schnell genug schwimmen können, massenweise. Vom späten Frühjahr bis zum Frühherbst verwandeln sich tausende Quadratkilometer Küstengebiet in eine Todeszone -- in der die meisten Unterwasserwesen nicht überleben können. Dieser seltsame, jährlich wieder auftretende Fluch ist nicht einmalig; Todeszonen wie diese gibt es auf der ganzen Welt. Aber bevor wir uns ansehen, wie diese tödlichen Bedingungen entstehen, müssen wir erst einmal die Funktionsweise gesunder Ökosysteme im Meer verstehen. In jedem Gewässer, das genügend Sonnenlicht bekommt, können pflanzenartige Organismen wie Algen und Cyanobakterien entstehen. Wolken aus Algen treiben an der Oberfläche tiefer Gewässer und in flachen Gebieten bedecken Seetang und Seegräser den Grund. Diese Organismen bilden nicht nur die Basis örtlicher Nahrungsketten, sondern versorgen durch ihre Photosynthese auch Tiere unter Wasser mit ausreichend Sauerstoff. Außer Sonnenlicht und CO2 benötigen Algen Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff zum Wachsen. Diese Nährstoffe sind normalerweise knapp, werden aber manchmal aus umliegenden Gebieten angespült. Ein starker Regenschauer kann zum Beispiel nährstoffreiches Sediment von einem Wald in einen See spülen. Diese zusätzlichen Ressourcen führen zu einem massiven Algenwachstum, das als Eutrophierung bekannt ist. Aber anstatt mehr Nahrung und Sauerstoff zu liefern, hat dieses Wachstum tödliche Folgen. Je mehr Algen an der Oberfläche wachsen, desto weniger Sonnenlicht kommt unten an. Dort sterben die Pflanzen aufgrund von Lichtarmut ab und verrotten in einem Prozess, der dem Wasser noch mehr Sauerstoff nimmt. Mit der Zeit reduziert sich der Sauerstoffgehalt auf weniger als 2 Milligramm pro Liter, wodurch eine unbewohnbare Todeszone entsteht. In vereinzelten Gewässern findet eine natürliche Eutrophierung statt. Tiefseegebiete wie der Golf von Bengalen sind voller Lebewesen, die sich an die sauerstoffarmen Bedingungen angepasst haben. Aber der Mensch hat die Eutrophierung zu einem häufigen, weitverbreiteten Phänomen gemacht. Nährstoffreicher Abfall aus Kanalisation und Industrie wird oft in Seen, Mündungsgebieten und Küstengebieten entsorgt. Und der Golf von Mexiko ist eine der größten Müllhalden der Welt, bedingt durch einen ganz bestimmten Verschmutzer: Dünger. Die amerikanische Agrarwirtschaft greift hautpsächlich auf Düngemittel aus Stickstoff und Phosphat zurück. In den USA sind 31 Bundestaaten, darunter die größten Agrarproduzenten, mit dem Fluss Mississippi verbunden. Darum erreicht ihr Abwasser den Golf von Mexiko. Die Bauern verteilen den Großteil dieses Düngers im Frühjahr, sodass die Nährstoffflut kurz darauf erfolgt. Im Golf sinken die verrottenden Algen hinab in das kalte Salzwasser nahe dem Meeresgrund. Weil sich diese dichten, unteren Wasserschichten nicht mit dem wärmeren Frischwasser darüber vermischen, kann es bis zu vier Monate dauern, bis sauerstoffhaltiges Wasser über Tropenstürme zurück in den Golf zirkuliert wird. Diese Todeszone kostet Amerika im Handel mit Meeresfrüchten und im Tourismussektor jährlich 82 Millionen Dollar, und weil die Todeszone größer wird, werden diese Kosten noch steigen. Die Todeszone im Golf ist im Schnitt 15.000 Quadratkilometer groß, aber 2019 vergrößerte sich die Fläche auf 22.000 Quadratkilometer -- was ungefähr der Größe von New Jersey entspricht. Der Mensch ist weltweit für die Ausdehnung von Todeszonen verantwortlich. Was können wir also dagegen tun? Kurzfristig können Staaten striktere Vorschriften für industriellen Abfall erlassen und die Entsorgung im Ozean verbieten. Um Farmen herum kann man Pufferzonen errichten, die aus Bäumen und Büschen bestehen und Abwasser aufnehmen. Langfristig müssen wir jedoch die Art, wie wir Lebensmittel anbauen, verändern. Derzeit werden Landwirte motiviert, Verfahren einzusetzen, die die Gesundheit der Böden reduzieren und auf stickstoffreiche Dünger setzen. Allerdings bräuchte man weniger dieser Chemikalien, wenn man die natürlichen Nährstoffe der Böden erneuern würde, indem man Pflanzen anbaut, mit denen man die Erosion und Fruchtbarkeit der Böden in den Griff bekommt. Hoffentlich werden diese fundamentalen Veränderungen bald umgesetzt. Denn wenn nicht, treibt die Zukunft unserer marinen Ökosysteme vielleicht tot im Wasser.
For most of the year, the Gulf of Mexico is teeming with marine life, from tiny crustaceans to massive baleen whales. But every summer, disaster strikes. Around May, animals begin to flee the area. And soon, creatures that can’t swim or can’t swim fast enough begin to suffocate and die off in massive numbers. From late spring to early autumn, thousands of square kilometers along the coast become a marine dead zone— unable to support most forms of aquatic life. This strange annual curse isn’t unique; dead zones like this one have formed all over the world. But to explore what’s creating these lethal conditions, we first need to understand how a healthy marine ecosystem functions. In any body of water that receives sufficient sunlight, plant-like organisms such as algae and cyanobacteria thrive. Clouds of algae streak the surface of deep waters, and in shallower regions, large seaweeds and seagrass cover the ground. Not only do these organisms form the foundation of local food chains, their photosynthesis provides the oxygen necessary for aquatic animals to survive. Besides sunlight and C02, algae growth also depends on nutrients like phosphorus and nitrogen. While such resources are typically in short supply, sometimes the surrounding watershed can flood coastal waters with these nutrients. For example, a large rainstorm might wash nutrient-rich sediment from a forest into a lake. These additional resources lead to a massive increase in algae growth known as eutrophication. But rather than providing more food and oxygen, this surge of growth has deadly consequences. As more algae grows on the surface, it blocks sunlight to the plants below. These light-deprived plants die off and decompose in a process which uses up the water’s already depleted oxygen supply. Over time, this can reduce the oxygen content to less than 2 milligrams of oxygen per liter, creating an uninhabitable dead zone. There are rare bodies of water that rely on natural eutrophication. Regions like the Bay of Bengal are full of bottom-dwelling marine life that has adapted to low-oxygen conditions. But human activity has made eutrophication a regular and widespread occurrence. Nutrient-rich waste from our sewage systems and industrial processes often end up in lakes, estuaries and coastal waters. And the Gulf of Mexico is one of the largest dumping zones on earth for one particular pollutant: fertilizer. American agriculture relies heavily on nitrogen and phosphate-based fertilizers. 31 states, including America’s top agricultural producers, are connected to the Mississippi River Basin, and all of their runoff drains into the Gulf of Mexico. Farmers apply most of this fertilizer during the spring planting season, so the nutrient flood occurs shortly after. In the Gulf, decomposing algae sinks into the band of cold saltwater near the seafloor. Since these dense lower waters don’t mix with the warmer freshwater above, it can take four months for tropical storms to fully circulate oxygenated water back into the gulf. This dead zone currently costs U.S. seafood and tourism industries as much as $82 million a year, and that cost will only increase as the dead zone gets bigger. On average the gulf dead zone is roughly 15,000 square kilometers, but in 2019 it grew to over 22,000 square kilometers— approximately the size of New Jersey. Human activity is similarly responsible for growing dead zones around the world. So what can be done? In the short term, countries can set tighter regulations on industrial run-off, and ban the dumping of untreated sewage into ocean waters. On farms, we can plant buffer zones composed of trees and shrubs to absorb runoff. However, long term solutions will require radical changes to the way we grow food. Farmers are currently incentivized to use techniques that reduce the health of the soil and rely heavily on nitrogen-rich fertilizers. But there would be less need for these chemicals if we restore the soil’s natural nutrients by planting diverse crops that manage soil erosion and fertility. Hopefully we can make these fundamental changes soon. Because if we don’t, the future of our marine ecosystems may be dead in the water.