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BeoFINO 1 (2002-2004): Arbeitspaket 3

Ökologische Begleitforschung zur Windenergienutzung im Offshore-Bereich auf Forschungsplattformen in der Nord- und Ostsee (BeoFINO 1). Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf marine Organismen"

Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, BMU

Projektvorstellung BeoFINO 1 - AP 3: Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf marine Organismen

In den Gewässergebieten von Nord- und Ostsee liegen zahlreiche Stromkabel, die bei Betrieb künstliche Felder in der Umgebung erzeugen können. Neben den durch geeignete Isolation abschirmbaren elektrischen Feldern, sind es hauptsächlich magnetische Felder, die auf in der Umgebung befindliche Organismen einwirken können. Magnetische Felder mit Flussdichten größer den natürlichen Werten des Erdmagnetfeldes von ca. 50 µT treten je nach Betriebs-, Bauart und Stromstärke der Kabel mit unterschiedlicher Reichweite auf. Bereits existierende einfache Gleichstrom-Leiter bilden z.B. bei einem Stromfluss von 1.600 A in unmittelbarer Kabelnähe Magnetfelder mit Flussdichten von 3.200 µT aus. In einem Abstand von 1 m beträgt die Flussdichte 320 µT und erst nach 6 m werden 50 µT erreicht. Neuere Kabelbauweisen, bei denen ein Hin- und ein Rückleiter nebeneinander geführt werden, reduzieren das magnetische Feld am Kabelmantel bei gleichem Stromfluss auf 2.800 µT und bereits nach 0,5 m werden natürliche Werte erreicht.

Ergebnisse

 

Die unmittelbare Reaktion auf eine Exposition im Magnetfeld wird im Kurzzeitversuch ermittelt. Dazu werden Aquarien von 20 x 100 cm Größe benutzt, die längs durch Trennschieber in 3 gleiche Abschnitte geteilt werden können (Abbildung). Das Magnetfeld wirkt nur in dem Drittel des Versuchsbeckens, in dem die Spule sichtbar ist. Zu Versuchsbeginn werden die Tiere gleichmäßig im Aquarium verteilt, die Trennschieber nach einer kurzen Eingewöhnungsphase entfernt und das Magnetfeld aktiviert. Bei Versuchsende nach 22 h werden die Bereiche erneut abgetrennt, die Anzahl von Versuchstieren in den einzelnen Sektoren ermittelt und mit einem Kontrollansatz verglichen. Der Versuch kann durch eine Variation von Dichte an Versuchtieren und Versuchsdauer verändert werden. Eine Reaktion auf das angelegte Magnetfeld äußert sich in unterschiedlichen Dichten der Versuchstiere in den einzelnen Sektoren.

Zusammenfassung

Verhalten
Mittlere prozentuale Aufenthaltszeit von Crangon crangon pro Sektor. Grün: Magnetfeld-Sektor

Das vorliegende Projekt hatte sich zur Aufgabe gestellt, mögliche Auswirkungen von Magnetfeldern zu erkunden, die beim Betrieb von Offshore-Windanlagen entstehen und auf marine Organismen vornehmlich des Benthos einwirken können. In der wissenschaftlichen Literatur existieren in geringer Anzahl Studien, die Einflüsse durch Magnetfelder auf Organismen, Zellentwicklung und Ionentransport an Zellmembranen beschreiben. Untersuchungen zum möglichen Einfluss von Magnetfeldexposition wurden ausschließlich im Labor durchgeführt. Künstliche homogene Magnetfelder mit Flussdichten von maximal B=3,7 mT, vergleichbar den Werten an Seekabeln, wurden mit parallel angeordneten Ringspulen erzeugt.
Als Versuchstiere wurden verschiedene Tierarten aus der Gruppe der Fische, Weichtiere, Vielborster, Stachelhäuter und Krebse gewählt. Dies waren im Einzelnen: junge Flundern (1-3 cm lang, Plathichthys flesus), Sand- und Strandgrundel (Pomatoschistus microps, P. minutus), Miesmuschel (Mytilus edulis), Nordseegarnele (Crangon crangon), Ostseegarnele (Palaemon squilla), Reliktassel (Saduria entomon), Rundkrabbe (Rhithropanopeus harrisii), Seestern (Asterias rubens), Schlangenstern (Ophiura albida), Käferschnecke (Lepidochitona cineria), Seeringelwurm (Nereis diversicolor) und Kugelassel (Sphaeroma hookeri).

  • Langzeitversuche mit Magnetfeldexposition erbrachten keine erhöhten Sterblichkeiten für P. flesus, M. edulis, C. crangon, S. entomon , R. harrisii und S. hookeri im Vergleich zur Kontrollgruppe.
  • Versuche zur Reifung der Gonaden bei M. edulis unter Magnetfeldexposition erbrachten ebenfalls keine Unterschiede zur Kontrollgruppe.
  • Messungen des Sauerstoffverbrauchs von C. crangon und P. squilla sowohl im statischen Gleichfeld als auch im Wechselfeld zeigten keine Differenzen zu den Kontrollbedingungen.
  • Nereis diversicolor, Asterias rubens, Saduria entomon, Rhithropanopeus harrisii, Pomatoschistus, spec. und Plathichthys flesus zeigten sich unbeeinflusst gegenüber statischer Magnetfeldexposition im Kurzzeitversuch. Die Individuen sammelten sich weder im Expositionsbereich an, noch zeigten sie deutliche Anzeichen den Bereich zu meiden. C. crangon zeigte dagegen unterschiedliche Reaktionen. In mehreren Versuchen konnte eine Attraktans der Garnelen zum Magnetfeldbereich festgestellt werden, weiterführende Experimente erbrachten dagegen keine Unterschiede.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit den durchgeführten Untersuchungen auf organismischer Ebene, mit Ausnahme der Nordseegarnele, kein statischer Magnetfeldeinfluss feststellbar ist. Allerdings deuten einige neuere Publikationen auf Wechselwirkungen von Magnetfeldern mit dem Ionentransport an Zellmembranen hin. Insofern müssen mögliche Auswirkungen der Magnetfelder von Seekabeln auf Meerestiere auf zellphysiologischer Ebene zukünftig näher betrachtet werden.