Freitag, 16. Oktober 2015

Ozean im Stress



>>UMWELT Das Treibhausgas Kohlendioxid macht die Meere immer saurer. Was das bedeutet, kann man rund um die Insel Normanby im Pazifik sehen. Ein sorgenvoller Blick in die Zukunft von Michael Billig

Das Meer rund um die Vulkaninsel Normanby, Papua-Neuguinea, sprudelt. Die Korallenriffe in diesem Teil des Südpazifiks, rund 400 Seemeilen nordöstlich der australischen Hafenstadt Cairns, gehören zu den artenreichsten der Welt. Um die Blumentiere versammeln sich Tausende Meeresbewohner. Die Riffe bieten ihnen Schutz, einen Futterplatz und eine Kinderstube. Sie sind ein Paradies für Taucher und für Menschen, die auf Normanby vom Fischfang leben, stellen sie die Existenzgrundlage dar. Nur da, wo das Wasser wie eine frisch geöffnete Sodaflasche blubbert, hat sich das Leben zurückgezogen. Die Ursache hat einen bekannten Namen: Kohlendioxid, kurz CO2.

Das Kohlendioxid, das dort aus Löchern im Meeresboden entweicht, ist vulkanischen Ursprungs. Rund um diese natürlichen Kohlendioxid-Schleudern ist der Säuregehalt des Wasser so hoch, wie ihn Forscher Ende dieses Jahrhunderts für den gesamten Weltozean erwarten – wenn die Menschheit weiter im großen Stil Kohle, Öl und Erdgas verfeuert. 
Kohlendioxid gelangt als Klimakiller zu zweifelhafter Berühmtheit. Weil der CO2-Gehalt in der Atmosphäre stetig zunimmt, erhöht sich die Temperatur auf der Erde. Die Fieberkurve würde noch steiler ansteigen, gäbe es die Meere nicht. Sie schlucken ein Drittel des von Menschen produzierten CO2. Die Bedeutung der Ozeane für den blauen Planeten kann man nicht hoch genug schätzen. Sie bedecken mehr als zwei Drittel der Erdoberfläche. Sie sind Lebensraum unzähliger Tier- und Pflanzenarten. Der immer weiter wachsenden Weltbevölkerung dienen sie als Nahrungsquelle und Rohstofflieferant.

Und nicht zuletzt beeinflussen sie das globale Klima. Ohne den Weltozean würde alles noch viel schneller ablaufen: ganze Landschaften austrocknen, die Polkappen schmelzen und der Meeresspiegel steigen. Doch mit dem Mehr an Kohlendioxid, das sie aufnehmen, verändert sich die Chemie der Meere.  Das Wasser wird saurer. 
Was das für das Leben im Ozean bedeutet, konnten Wissenschaftler vor Normanby beobachten. „Wir haben in die Zukunft der Ozeane geblickt“, sagt der Wissenschaftler Dirk de Beer. Der Biologe des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen gehörte zu einem Expeditionsteam. Was de Beer beim Schnorcheln vor der Vulkaninsel durch seine Taucherbrille sehen konnte, hinterließ Sorgenfalten auf seiner Stirn. „Dort findet schon seit Tausenden von Jahren Versauerung statt. Wir hatten erwartet, dass sich das Leben durch Evolution anpasst“, erzählt er. Doch der Bremer Wissenschaftler und seine Kollegen mussten erkennen, dass sie mit ihrer Annahme falsch lagen. Je näher die Forscher den aufsteigenden Kohlendioxid-Blasen kamen, desto weniger Leben fanden sie vor. Von Anpassung kaum eine Spur. Intakte Korallenriffe etwa suchten sie im engen Umkreis vergebens.

Versauerung der Meere vollzieht sich rasant

„Die Ozeanversauerung bedroht die Biodiversität der Meere“, sagt der Kieler Forscher Ulf Riebesell. Der Ozeanograf des Geomar Helmholtz-Zentrums hält ganze Öko-Systeme für gefährdet. Wissenschaftler wie ihn und de Beer treibt die Frage um, ob sich Meeresbewohner auf die sich wandelnde Chemie der Meere rechtzeitig einstellen können. Denn die Versauerung vollzieht sich – erdgeschichtlich gesehen – geradezu rasant. Das Meer versauert gegenwärtig so schnell wie in 300 Millionen Jahren zuvor nicht. Und das hat offenbar viel mit uns Menschen zu tun.

Seit Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert ist der pH-Wert, das Maß für den Säuregrad des Meerwassers, von durchschnittlich 8,2 auf heute 8,1 gesunken. Das klingt wenig. Ozeanograf Riebesell macht die Brisanz deutlich: „Der pH-Wert funktioniert logarithmisch“, erklärt er. Der kleine Unterschied von 0,1 stehe für eine Zunahme der Säurekonzentration um rund 25 Prozent. Bis zum Jahr 2100 werde der pH-Wert weiter um voraussichtlich 0,35 Einheiten fallen, prognostiziert der Experte. Das heißt: „Die Versauerung wird um 150 Prozent zulegen“, so Ulf Riebesell.

Folgen der Versauerung sind heute schon spürbar

Die Folgen dieses CO2-Problems, das anders als die Erderwärmung von einer breiten Öffentlichkeit bislang fast unbeachtet bleibt, sind heute schon spürbar, auch für uns Menschen. An der Westküste der USA mussten beispielsweise Austernfarmen ihre Zucht verlegen. Ihnen waren die Larven weggestorben. Lange Zeit rätselten die Farmer über die Todesursache der Larven. Lag es womöglich an einem Bakterium? Ihre wirtschaftliche Existenz stand auf dem Spiel. Erst mit Hilfe von Wissenschaftlern fanden sie heraus, dass das Larvensterben auf den höheren Säuregehalt des Meerwassers zurückzuführen ist.

Weichtiere wie Austern und andere kalkbildende Meeresbewohner wie Flügelschnecken, Seesterne, Seeigel, Miesmuscheln, Krebse und Korallen sind die ersten Opfer der Ozeanversauerung. Sie gewinnen aus dem Ozean normalerweise Kalziumkarbonat, das Baumaterial für ihre Schalen und Skelette. In einer saureren Umgebung ist davon aber weniger vorhanden.

Forscher haben die Auswirkungen in Einzelstudien untersucht. Sie fischten Tiere aus dem Meer und setzten sie angesäuertem Wasser aus. Ihre Beobachtungen sind alarmierend: Schalen und Gehäuse bildeten sich zurück oder 
lösten sich im schlimmsten Fall sogar komplett auf. Skelette entwickelten sich sehr viel langsamer als gewöhnlich. Die Fortpflanzungsraten sanken. Doch was bedeuten diese Labor-Versuche für die reale Meereswelt? „Es kann sein, dass die kalkbildenden Lebewesen von anderen Organismen verdrängt werden, dass sie nicht mehr konkurrenzfähig sind“, sagt Ulf Riebesell. Mit anderen Worten: Sie könnten aussterben.

Es gibt aber auch Profiteure der Versauerung, Seegras und große Algen zum Beispiel. CO2 ist ihr Lebenselixier. Sie betreiben Fotosynthese, wandeln das Gas in Biomasse um und breiten sich weiter aus. Fische dagegen beeinträchtigt der zunehmende Kohlendioxid-Ausstoß der Menschheit offenbar nicht. Jedenfalls nicht direkt. Als Bestandteile der Nahrungskette könnten sie eines Tages aber genauso betroffen sein wie andere Tiere, die von dem leben, was das Meer hergibt.

Geomar-Forscher Ulf Riebesell zeigt das Problem an der Flügelschnecke auf. „Sie ist ein Bindeglied im Nahrungsnetz. Fische, Seevögel und Wale ernähren sich von ihr“, sagt er. Wenn die Flügelschnecke aus den Meeren verschwindet, sei völlig ungewiss, ob etwas anderes an ihre Stelle rückt. Der Ozeanograf aus Kiel will deshalb nicht nur wissen, wie sich die Versauerung auf einzelne Arten auswirkt. Riebesell erforscht Lebensgemeinschaften – und hat zu diesem Zweck ein äußerst unkonventionelles Forschungsinstrument entwickelt, eine Art überdimensionales Reagenzglas. Es besteht im Wesentlichen aus einem riesigen Plastikschlauch. Dieser hat einen Durchmesser von zwei Metern und ist ungefähr 20 Meter lang. Sein Fassungsvermögen beträgt rund 55 000 Liter.

Ist die Versauerung noch zu stoppen?

Für seine Experimente setzt Riebesell mehrere dieser Schläuche im Meer aus, zum Beispiel im schwedischen Gullmarfjord und vor der Ostküste von Gran Canaria. An einer Verankerung hängend und durch Eisen beschwert reichen diese sogenannten Mesokosmen in die Tiefe. Alles, was sich darin ansammelt oder hineingesetzt wird, kommt über Monate nicht mehr heraus. Es ist Teil eines großen Freiluft-Experiments. Riebesell pumpt Kohlendioxid hinein und simuliert auf diese Weise, wie stark das Meerwasser künftig mit CO2 belastet sein würde. Jeder Mesokosmos bekommt eine andere Dosis. Eine Reihe von internationalen Wissenschaftlern ist an diesen Projekten beteiligt. Chemiker, Biologen, Physiologen und Ökologen. Mit Dutzenden Proben kehren sie in ihre Labore zurück und sind über Jahre mit der Auswertung der Daten beschäftigt. Eine wichtige Feststellung hat die Wissenschaft längst gemacht: Die Versauerung der Ozeane lässt sich nicht mehr stoppen.

Die Zukunft der Meere und somit ihrer Bewohner hängt aber nicht nur vom pH-Wert des Wassers ab. Mehrere Faktoren spielen eine Rolle, neben der Versauerung die steigende Wassertemperatur, sinkende Sauerstoff-Gehalte, Überfischung und Überdüngung der Meere sowie ihre Vermüllung. „Die Effekte können sich addieren oder sogar gegenseitig verstärken – das müssen wir ausloten“, sagt Ozeanograf Ulf Riebesell. Auf die Frage, wie man die Versauerung wenigstens bremsen könnte, antwortet er: „Wir müssen runter mit den CO2-Emissionen.“

Kohlenstoff - Kreislauf des Lebens

Der Kohlenstoff (C) ist das Element des Lebens. Es kommt in verschiedenen Verbindungen vor und wechselt in einem 
natürlichen Kreislauf immer wieder seinen Zustand. 

Kohlenstoff schwebt als CO2 in der Atmosphäre, ist gebunden in pflanzlicher oder tierischer Biomasse oder lagert für 
Millionen Jahre in den Gesteinen der Erde.

Neben den Gesteinen sind die Meere der mit Abstand größte C-Speicher. Doch sie kommen mit der Aufnahme nicht mehr hinterher. Allein der Mensch hat in den vergangenen 200 Jahren rund 400 Milliarden Tonnen Kohlenstoff als CO2 in die Atmosphäre geblasen, vor allem durch Verbrennen fossiler Rohstoffe, Brandrodung der Regenwälder und industrielle Landwirtschaft.

Der Kohlenstoff-Kreislauf ist aus dem Gleichgewicht geraten. Die Ozeane können das Kohlendioxid nicht so schnell binden, wie wir es gegenwärtig produzieren.

CO2-Quellen

Seit Beginn der Industrialisierung ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre stark gestiegen. Die größten vom Menschen gemachten Quellen sind die Verbrennung von Erdgas, Erdöl und Kohle.


Wenn CO2 im Meer versinkt - Die Chemie der Ozeane

Zwischen Atmosphäre und Ozean herrscht ein ständiger Austausch von Kohlendioxid (CO2). Wie viel des Gases von den Meeren aufgenommen wird, hängt stark von der Temperatur des Wassers ab. Grundsätzlich gilt: Je kälter es ist, desto mehr CO2 kann darin gelöst werden. 

Kaltwassergebiete wie die Polarmeere können besonders viel CO2 aufnehmen. Ihr Oberflächenwasser sinkt schneller ab und zieht das Gas mit in die Tiefe. Wärmeres Oberflächenwasser aus benachbarten Regionen strömt nach und der Prozess beginnt von vorn. Auf diese Weise werden in der Arktis und in der Antarktis Millionen Kubikmeter Wasser im Meer umgewälzt. Von uns Menschen freigesetztes CO2 lässt sich dort bis in Tiefen von 3000 Metern nachweisen.  

Ein ganz geringer Teil, nur 0,1 Prozent des im Meer gelösten CO2 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure. Bei dem gegenwärtigen globalen CO2 reicht das aus, um die Chemie der Meere durcheinander zu wirbeln. Die Kohlensäure stiehlt kalkbildenden Meeresbewohnern ein lebenswichtiges Material: die Karbonat-Ionen. Diese reagieren mit ihr zu Hydrogenkarbonat. 

Die Karbonat-Ionen sind damit für Muscheln, Austern, Schnecken, Korallen und Kleinstlebewesen wie Mikroalgen verloren. Diese Spezies benötigen die Karbonat-Ionen als Material für ihre Skelette und Kalkpanzer. Je mehr CO2 der Ozean aufnimmt, desto weniger Karbonat-Ionen stehen ihnen zur Verfügung. Zwar können die meisten Kalkbildner auch Hydrogenkarbonat nutzen. Doch der Energieaufwand dafür ist höher und geht zu Lasten anderer Lebensaufgaben wie Wachstum und Fortpflanzung. 

Wissenschaftler prognostizieren, dass sich die Konzentration an Karbonat-Ionen langfristig halbiert. Die Überlebenschancen kalkbildender Meeresbewohner würden damit dramatisch sinken, neue Korallenriffe sich beispielsweise kaum noch bilden.

Gewinner, Verlierer

Seesterne, Flügelschnecken, Korallen und Miesmuscheln gehören zu den Verlierern der Ozeanversauerung. Seegras und große Algen profitieren davon – und breiten sich aus.<<


mehr zum Thema

‣ www.futureocean.org 
Neues aus der Forschung zum Thema Ozean- und Klimawandel. 
Unter www.futureoceanatlas.de kann man sich durch die Biodiversität der Meere klicken. 
Mit mehr als 17 300 Tier- und Pflanzenarten.

‣ www.geomar.de
Hier informiert das Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung über seine Forschungsarbeiten. Kurze Filme über die Arbeit der Meeresforscher gibt es unter www.geomar.tv.

‣ www.igbp.net 
Zum Nachlesen unter dem Stichwort „Ozeanversauerung“: Zusammenfassung für Entscheidungsträger – Third Symposium on the Ocean in a High-CO2, 2014

Maribus gGmbH: Leben mit den MeerenMaribus gGmbH (Hrsg.): 
World ocean review – Leben mit den Meeren, 
2010, kostenlos unter www.worldoceanreview.com

Latif, Mojib: Das Ende der Ozeane.Latif, Mojib: 
Das Ende der Ozeane. Warum wir ohne die Meere nicht überleben werden. 
319 Seiten, Herder 2014, 24,99 Euro

Roberts, Callum:  Der Mensch  und das MeerRoberts, Callum: 
Der Mensch und das Meer, 
592 Seiten, DVA 2013, 24,99 Euro


(Quelle: schrotundkorn)

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