Versauerung der Ozeane

Physiologische und ökologische Auswirkungen

Unter den oben skizzierten Worst-Case-Szenarien mit einem Absinken des pH-Werts des Meerwassers auf 7,8 bis 7,9 würde die Konzentration der Karbonat-Ionen um mindestens 50 Prozent sinken, da die Säuren im Meerwasser mit ihnen reagieren. Unter solchen Bedingungen hätten die Kalkbildner im Meer wesentlich weniger Material, um ihre Schalen und Skelette zu erhalten. Laborexperimente, bei denen der pH-Wert des Meerwassers auf etwa 7,8 gesenkt wurde (um einen für das Jahr 2100 prognostizierten ozeanischen pH-Wert zu simulieren), haben gezeigt, dass solche Organismen in dieser Umgebung nicht so gut wachsen wie in einer Umgebung, die durch den Säuregehalt des Meerwassers zu Beginn des 21. Jahrhunderts (pH = 8,05) gekennzeichnet ist. Infolgedessen sind sie aufgrund ihrer geringen Größe einem höheren Risiko ausgesetzt, von Raubtieren gefressen zu werden. Darüber hinaus lösen sich die Schalen einiger Organismen, wie z. B. der Pteropoden, die als Nahrung für Krill und Wale dienen, bereits nach sechs Wochen in solch sauren Umgebungen auf.

Größere Tiere wie Tintenfische und Fische können die Auswirkungen des zunehmenden Säuregehalts ebenfalls spüren, da die Kohlensäurekonzentration in ihren Körperflüssigkeiten ansteigt. Dieser als Azidose bezeichnete Zustand kann zu Problemen bei der Atmung der Tiere sowie bei Wachstum und Fortpflanzung führen.

Außerdem vermuten viele Meereswissenschaftler, dass der erhebliche Rückgang der Austernbänke entlang der Westküste der Vereinigten Staaten seit 2005 auf den erhöhten Stress zurückzuführen ist, den die Versauerung der Ozeane für Austernlarven bedeutet. (Dadurch werden sie möglicherweise anfälliger für Krankheiten.)

Physiologische Veränderungen, die durch die zunehmende Versauerung hervorgerufen werden, haben das Potenzial, die Beziehungen zwischen Räubern und Beute zu verändern. Einige Experimente haben gezeigt, dass die Karbonatskelette von Seeigellarven bei erhöhtem Säuregehalt kleiner sind; ein solcher Rückgang der Gesamtgröße könnte sie für Räuber schmackhafter machen, die sie unter normalen Bedingungen meiden würden. Eine Abnahme der Häufigkeit von Pteropoden, Foraminiferen und Coccolithen wiederum würde die Tiere, die sie verzehren, dazu zwingen, auf andere Beutetiere auszuweichen. Der Prozess der Umstellung auf neue Nahrungsquellen würde dazu führen, dass mehrere Raubtierpopulationen zurückgehen, während gleichzeitig ein Raubdruck auf Organismen ausgeübt wird, die an eine solche Aufmerksamkeit nicht gewöhnt sind.

Viele Wissenschaftler befürchten, dass viele Meeresarten, von denen einige für das ordnungsgemäße Funktionieren der marinen Nahrungsketten entscheidend sind, aussterben werden, wenn das Tempo der Ozeanversauerung anhält, da sie nicht genügend Zeit haben werden, sich an die Veränderungen der Meerwasserchemie anzupassen. Die weltweiten Korallenriffe, die vielen Arten Lebensraum bieten und von Ökologen oft als Zentren der biologischen Vielfalt in den Ozeanen angesehen werden, könnten zurückgehen und sogar verschwinden, wenn sich die Versauerung der Ozeane verstärkt und die Karbonat-Ionen-Konzentration weiter sinkt.

Die tieferen Gewässer des Ozeans sind von Natur aus saurer als die oberen Schichten, da CO2, das sich an der Oberfläche löst, im Rahmen der thermohalinen Zirkulation mit dichtem, kaltem Wasser absteigt. Die sauren unteren Schichten des Ozeans sind von den oberen Schichten durch eine Grenze getrennt, die als „Sättigungshorizont“ bezeichnet wird. Oberhalb dieser Grenze sind genügend Karbonate im Wasser vorhanden, um Korallengemeinschaften zu unterstützen. In den Gewässern der mittleren Breiten und in polnahen Gewässern finden sich viele so genannte Kaltwasserkorallengemeinschaften in Tiefen von 40 bis 1.000 Metern – im Gegensatz zu ihren Warmwasser-Gegenstücken, den tropischen Korallenriffen, die selten unter 100 Metern zu finden sind. Studien haben gezeigt, dass der zunehmende Säuregehalt seit etwa 1800 den Sättigungshorizont in den mittleren Breiten und den polaren Gewässern um 50 bis 200 Meter erhöht hat. Diese Veränderung reicht aus, um Kaltwasserkorallengemeinschaften zu bedrohen, und einige Wissenschaftler befürchten, dass weitere Gemeinschaften gefährdet werden, wenn sich die Grenze der Meeresoberfläche nähert. Ein Rückgang der Kaltwasser-Kalkbildner würde zu einem Rückgang der Riffbildung führen, und auch andere Meeresorganismen, die als Lebensraum und Nahrung auf Korallen angewiesen sind, würden zurückgehen. Die Wissenschaftler sagen auch voraus, dass bei einer weltweiten Zunahme der Ozeanversauerung Warmwasserkorallengemeinschaften, die den Menschen, die in ihrer Nähe leben, oft Nahrung und Einnahmen aus dem Tourismus liefern, ein ähnliches Schicksal erleiden würden.

Wissenschaftler sagen außerdem voraus, dass die Verringerung der marinen Phytoplanktonpopulationen aufgrund des steigenden pH-Werts in den Ozeanen eine positive Rückkopplung auslösen wird, die die globale Erwärmung verstärkt. Das marine Phytoplankton produziert Dimethylsulfid (DMS), ein Gas, das die wichtigste Schwefelquelle in der Erdatmosphäre darstellt. Der Schwefel in der oberen Erdatmosphäre reflektiert einen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum und verhindert so die Erwärmung der Erdoberfläche. Modelle sagen voraus, dass die DMS-Produktion bis zum Jahr 2100 gegenüber dem vorindustriellen Niveau um etwa 18 Prozent zurückgehen wird, was zu einem zusätzlichen Strahlungsantrieb führt, der einem Anstieg der atmosphärischen Temperatur um 0,25 °C entspricht.

John P. Rafferty