Ozeane in Atemnot

Die Versauerung der Ozeane, verursacht durch die Kohlendioxid-Emissionen der Menschheit, verändert den Kohlenstoffhaushalt der Meere und lässt ausgedehnte Sauerstofflöcher in mittleren Wassertiefen entstehen. Der Sauerstoffmangel bedroht Meereslebensräume und ihre Nutzbarkeit durch den Menschen.

"√úberraschenderweise wirkt die Versauerung der Ozeane dem Klimawandel entgegen, aber sie hat dramatische √∂kologische Auswirkungen", sagt Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des Potsdam-Instituts f√ľr Klimafolgenforschung (PIK). Gemeinsam mit Matthias Hofmann vom PIK hat Schellnhuber untersucht, wie ein unverminderter Aussto√ü von Kohlendioxid die Stoffkreisl√§ufe im Meer in diesem Jahrtausend ver√§ndern k√∂nnte.
In der aktuellen Ausgabe des Magazins "Proceedings of the National Academy of Sciences" beschreiben die beiden Autoren nun drei Haupteffekte der Versauerung: Das Wachstum kalkbildender Organismen nimmt ab, was der Zunahme der Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosph√§re - und damit dem Klimawandel - als negative R√ľckkopplung entgegenwirkt. Das hei√üt der d√§mpfende Effekt wird umso st√§rker, je h√∂her die Kohlendioxid-Konzentration steigt. Der zweite Haupteffekt ist eine positive R√ľckkopplung, die den Konzentrationsanstieg verst√§rkt: Da weniger Kalk gebildet wird, sinkt mangels Ballast weniger Kohlenstoff zum Meeresgrund. Dieser Effekt ist jedoch schw√§cher als die negative R√ľckkopplung. Der dritte und deutlichste Effekt ist die Aufzehrung des Sauerstoffs in mittleren Wassertiefen, da dort mehr organisches Material biologisch zersetzt wird.
"Wir haben erstmals die komplexen Auswirkungen der Versauerung auf die Ozeane mit einem komplexen biogeochemischen Modell berechnet", sagt der Autor Matthias Hofmann. Die Forscher gingen vom so genannten Business-as-usual-Szenario A1FI des Weltklimarates IPCC aus. Danach steigen die Kohlendioxid-Emissionen bis zum Jahr 2100 stark an. F√ľr die Modellierung verl√§ngerten sie das Szenario: Die Emissionen sinken bis zum Jahr 2200 auf Null und bleiben konstant Null bis zum Ende des Jahrtausends. Insgesamt werden danach rund 15 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosph√§re entlassen. Die Konzentration des Treibhausgases in der Luft stiege bis zum Jahr 2200 von heute rund 380 ppm (parts per million, entspricht Kubikzentimeter pro Kubikmeter) auf 1750 ppm und w√ľrde anschlie√üend bis zum Ende des Jahrtausends wieder auf 1400 ppm sinken.
Das Meerwasser nimmt unter diesen Annahmen mehr CO2 auf, zeigen die Berechnungen. Mit Wassermolek√ľlen bildet CO2 Kohlens√§ure und das Milieu des Wassers wird dadurch saurer bzw. weniger basisch. Der global durchschnittliche pH-Wert der Ozeane von heute 8,15 w√ľrde nach diesem Szenario bis zum Jahr 2200 auf 7,45 sinken und bis zum Jahr 3000 wieder auf 7,6 steigen. Der pH-Wert bliebe im basischen Bereich, er w√ľrde aber zu saurem Milieu hin verschoben. Dadurch nimmt die Verf√ľgbarkeit von Baumaterial f√ľr die Kalkskelette von Organismen wie Korallen und einzelligen Kammerlingen oder Kalkflagellaten ab. Und da beim Skelettaufbau dieser Organismen CO2 abgespalten und freigesetzt wird, entweicht insgesamt weniger davon in die Atmosph√§re, wenn insgesamt weniger Kalkskelette gebildet werden. Die verminderte Kalkbildung f√ľhrt dazu, dass die Ozeane der Atmosph√§re effektiv mehr CO2 entziehen.
Die Kalkskelette abgestorbener Organismen sorgen jedoch als Ballast auch daf√ľr, dass der in den Zellen enthaltene organische Kohlenstoff zum Meeresgrund sinkt. Weniger Kalkbildung bedeutet daher auch weniger Kohlenstofftransport in die Tiefe, die Leistung dieser so genannten Kohlenstoffpumpe nimmt ab. Daher bleibt mehr organisches Material im oberen Wasserk√∂rper und wird dort unter Sauerstoffverbrauch biologisch zersetzt. In mittleren Tiefen von 200 bis 800 Metern und auch in der Tiefsee kann der Sauerstoff dadurch fast vollst√§ndig aufgezehrt werden. F√ľr viele Organismen wie etwa Fische bedeutet Sauerstoffmangel Stress und k√∂nnte ihre Sterblichkeit erh√∂hen. Hofmann und Schellnhuber folgern aus ihren Modellierungsversuchen, dass sich solche Sauerstoffl√∂cher erheblich ausdehnen werden, wenn die Versauerung fortschreitet. Die Bedingungen f√ľr viele Lebensgemeinschaften in den Ozeanen w√ľrden sich dadurch deutlich verschlechtern.
Artikel: M. Hofmann, H.J. Schellnhuber: Oceanic acidification affects marine carbon pump and triggers extended marine oxygen holes. Proceedings of the National Academy of Sciences. http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0813384106
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