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Treibhausgas CO2: Meere versauern schneller als gedacht

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Mehr CO2 in der Atmosphäre bedeutet auch mehr CO2 in den Ozeanen. Die Folge: Die Meere werden saurer, die Kalkgehäuse von Muscheln, Korallen und Krebsen lösen sich auf. Wissenschaftler haben nun herausgefunden: Die Versauerung schreitet schneller voran als gedacht.

Der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre lässt die Ozeane zumindest in einigen Regionen schneller versauern als bisher angenommen. Dadurch verändert sich auch die Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften im Meer, berichten US-Forscher in den "Proceedings of the National Academy of Science" (Bd. 105, S. 18848, DOI: 10.1073/pnas.0810079105). Vor allem Muscheln, Krebse und andere kalkbildende Lebewesen seien gefährdet.

Der Hauptgrund für den Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre ist die anhaltende Nutzung fossiler Brennstoffe und die teils flächendeckende Abholzung Kohlendioxid speichernder Wälder. Etwa ein Drittel des freigesetzten Kohlendioxids (CO2) wird von den Ozeanen aufgenommen. Das Gas wird im Wasser gelöst, wobei Kohlensäure gebildet wird. Diese lässt das Meerwasser sauer werden, was in einem sinkendem pH-Wert messbar ist.

Timothy Wootton und seine Mitarbeiter von der Universität Chicago hatten nun die Veränderungen des pH-Werts und die Auswirkungen auf das marine Ökosystem nahe der Insel Tatoosh untersucht, knapp einen Kilometer vor der Küste des US-Bundesstaates Washington. Über einen Zeitraum von acht Jahren bestimmten sie dazu unter anderem pH-Wert, Temperatur und Salzgehalt des Wassers und beobachteten, wie sich die Populationen von Pflanzen und Tieren veränderten, die in der Region häufig vorkommen.

Sie stellten zunächst fest, dass der pH-Wert sowohl im Tagesverlauf als auch über Tage und Jahre stärker schwankt als bislang angenommen. Grundsätzlich aber sank der pH-Wert in den acht Jahren der Untersuchung und zwar rund zehn Mal schneller als Simulationsmodelle es vorhergesagt hatten.

Dies wirkte sich deutlich auf die Zusammensetzung der marinen Lebensgemeinschaften aus: So nahmen mit sinkenden pH-Werten die Häufigkeit und die Durchschnittsgröße bestimmter Miesmuscheln (Mytilus californianus, Mytilus trossulus) und des Rankenfußkrebses (Pollicipes polymerus) ab. Dies sei wenig überraschend, da ein hoher Säuregehalt den Aufbau der Kalkschale dieser Lebewesen beeinträchtigt.

Allerdings seien die Auswirkungen auf das Ökosystem insgesamt komplexer, schreiben die Forscher weiter. Die kalkbildende Seepocke Balanus glandula etwa vermehre sich stärker bei sinkendem pH-Wert, einige Kalkalgen reagierten scheinbar gar nicht auf die Veränderungen. Weitere Untersuchungen müssten die Zusammenhänge genauer klären.

Kohlendioxid im Ozean
CO2-Speicher Meer
Die Ozeane sind der bei weitem größte Speicher für Kohlenstoff an der Erdoberfläche. Vor Beginn des Industriezeitalters enthielten sie dem Welt-Klimarat IPCC zufolge rund 60-mal mehr Kohlenstoff als die Atmosphäre und rund 20-mal mehr als Böden und Landvegetation. Das Meer schluckt auch einen Großteil des Kohlendioxids aus der Verbrennung fossiler Energieträger. Man schätzt, dass von sämtlichen anthropogenen CO2-Emissionen seit 1750 rund 45 Prozent in der Außenluft verblieben und etwa 30 Prozent vom Ozean aufgenommen worden sind. Das restliche Viertel sorgte für einen zusätzlichen Düngeeffekt unter grünen Landpflanzen. Sie benötigen Kohlendioxid für die Photosynthese.
Überlastung durch Abgase
Der Ozean kann große Mengen Kohlendioxid aus der Außenluft aufnehmen, weil CO2 ein schwach saures Gas und Meerwasser leicht alkalisch ist. Das Kohlendioxid wird zunächst in Kohlensäure umgewandelt und zerfällt dann in Wasserstoff- und Karbonat-Ionen. Man spricht deshalb vom marinen Karbonat-Puffersystem. Darauf sind auch schalenbildende Organismen im Ozean angewiesen (Kalk = Kalziumkarbonat). Mit den Unmengen industriellen Kohlendioxids ist das Meer aber überfordert. Jedes Jahr gehen rund neun Milliarden Tonnen anthropogenes CO2 in die Atmosphäre, aber nur zwei Milliarden Tonnen davon verschwinden im Ozean, noch weniger in der Vegetation. So reichert sich immer mehr klimawirksames CO2 in der Außenluft an. Zurzeit sind es etwa 200 Milliarden Tonnen.
Fragiles Gleichgewicht
Die anthropogenen CO2-Emissionen bringen den globalen Kohlenstoff-Kreislauf aus dem Gleichgewicht. Doch bis sich ein neues einstellt, werden Jahrtausende vergehen. Das hat vor allem mit dem Transport von Kohlenstoff in die Tiefsee zu tun, der Teil des Kreislaufs ist und äußerst langsam vor sich geht. Allerdings ist der Austausch zwischen Atmosphäre und Ozean keine Einbahnstraße. An der einen Stelle löst sich CO2 im Meerwasser, an der anderen verdunstet es und entweicht in die Luft. So verweilt auch ein einzelnes CO2-Molekül höchstens ein paar Jahre in der Atmosphäre. Entscheidend ist aber, dass der Mensch viel mehr Kohlendioxid ins System pumpt als ad hoc - und auch auf längere Sicht - im Ozean gespeichert werden kann.
lub/dpa

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