Die Versauerung der Ozeane bezeichnet den Prozess, bei dem die Ozeane unseres Planeten aufgrund des weltweiten Anstiegs der Kohlendioxidemissionen immer saurer werden.
Seit der industriellen Revolution haben die Weltmeere nach Schätzungen von Experten mehr als ein Viertel des atmosphärischen Kohlendioxids (CO2) aufgenommen, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt wird. Im Ozean angekommen, durchläuft das gelöste Kohlendioxid eine Reihe chemischer Reaktionen, die die Konzentration von Wasserstoffionen erhöhen und gleichzeitig den pH-Wert und die Karbonatmineralien des Ozeans senken – ein Prozess, der als Versauerung der Ozeane bezeichnet wird.
Studien haben gezeigt, dass die Versauerung der Ozeane dramatische Folgen für das Leben im Meer und für Gemeinschaften haben könnte, deren Lebensunterhalt von den Ressourcen unserer Ozeane abhängt.
Was verursacht die Versauerung der Ozeane?
Wenn Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Meerwasser gelöst wird, bildet es Kohlensäure und setzt Wasserstoffionen frei. Der Säuregrad oder die Alkalinität wird durch die Anzahl der im Wasser gelösten Wasserstoffionen (H+) bestimmt und auf der pH-Skala gemessen. Diese Wasserstoffionen verbinden sich mit den verfügbaren Karbonat-Ionen (CO3-) zu Bikarbonat (HCO3-), wodurch das verfügbare Karbonat in den Ozeanen abnimmt. Das ist ein großes Problem, denn weniger Karbonat in den Ozeanen erschwert es kalkbildenden Lebewesen wie Korallen, Muscheln, Seeigeln oder Plankton, ihre Kalziumkarbonatschalen oder -skelette zu bilden.
„Zurzeit geben wir etwa 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr an die Atmosphäre ab, und etwa zweieinhalb Milliarden Tonnen davon gelangen in den Ozean“, erklärte Scott Doney, Professor für Umweltwissenschaften an der Universität von Virginia, gegenüber Live Science.
Seit Beginn der Industrialisierung vor mehr als 200 Jahren ist der pH-Wert des Oberflächenwassers der Ozeane um 0,1 Einheiten gesunken. Das mag nicht viel erscheinen, aber der pH-Wert ist logarithmisch, d. h. jede Einheit entspricht einer Verzehnfachung des Säuregehalts. Diese 0,1 Einheiten entsprechen etwa einem Anstieg des Säuregehalts um 30 %. Schätzungen des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen zufolge könnte der pH-Wert bis zum Ende des Jahrhunderts um 0,4 Einheiten sinken, wenn die weltweiten Emissionen so weitergehen wie bisher.
Faktisch haben Forscher herausgefunden, dass unsere Ozeane schneller sauer werden als je zuvor in den letzten 300 Millionen Jahren – ein Zeitraum, der vier Massenaussterben umfasst.
„Schon in den 1950er Jahren war man besorgt, dass der Ozean all diesen Kohlenstoff aufnehmen würde“, so Doney. „Wir wussten, dass dies die Chemie des Meerwassers verändern würde, aber wir wussten bis in die späten 90er Jahre nicht, wie empfindlich Organismen auf die Versauerung der Ozeane reagieren.“
Was die Versauerung der Meere für Korallen und andere Meeresbewohner bedeutet
Leider bilden viele der Organismen, die am empfindlichsten auf die Versauerung der Meere reagieren, die Basis des ökologischen Nahrungsnetzes in den Ozeanen. Die Bedrohung dieser Arten gefährdet eine noch größere Anzahl von Meereslebewesen und damit auch die Gemeinschaften, die auf die einst reichhaltigen Ressourcen des Meeres angewiesen sind. Tiere wie Korallen, die bereits durch steigende Meerestemperaturen bedroht sind, sind durch die Versauerung der Meere besonders gefährdet. Studien haben gezeigt, dass sich die zunehmende Versauerung der Ozeane negativ auf die Fähigkeit vieler Korallenarten auswirkt, ihre Kalkskelette zu bilden.
Andererseits haben Studien gezeigt, dass winzige, kalkbildende Phytoplanktonarten, so genannte Coccolithophoren, vorübergehend von den Klimaveränderungen profitieren. Diese einzelligen, pflanzenähnlichen Lebewesen leben in großer Zahl in den oberen Schichten der Weltmeere und nehmen durch Photosynthese Sonnenlicht und Kohlendioxid auf. Coccolithophoren sind für ihre schönen und komplizierten mikroskopischen Panzerplatten bekannt, die sie aus Kalziumkarbonat bilden, die so genannten Coccolithen. Die winzigen Algen sind die primären Kalkbildner unserer Ozeane und leisten einen wichtigen Beitrag zum Kohlenstoffkreislauf der Erde. Wenn Coccolithophoren absterben, sinken ihre Kalzitschalen auf den Meeresboden und lagern Kohlenstoff ab.
„In den letzten Jahrzehnten hat der Anstieg des Kohlendioxids Coccolithophoren begünstigt, weil ihr Photosynthesesystem noch nicht gesättigt war und die zusätzliche Energie in höhere Wachstumsraten umgesetzt wurde“, sagte Sara Rivero-Calle, Forscherin am Center for Marine Science der University of North Carolina, Wilmington. „Sobald der Kohlendioxidgehalt jedoch einen bestimmten Schwellenwert erreicht, nehmen ihre Wachstumsraten nicht mehr zu, weil sie dann mehr Energie in die Verkalkung statt in Wachstum und Teilung stecken müssen. In diesem Sinne unterscheiden sich Coccolithophoren nicht wesentlich von anderen Kalkbildnern – der niedrige pH-Wert, der mit der Versauerung der Ozeane einhergeht, wird es ihnen letztlich schwerer machen, zu verkalken.“
Wie wirkt sich die Ozeanversauerung auf den Menschen aus?
„Korallen sind das, was wir eine grundlegende Art nennen, weil sie den Lebensraum schaffen, in dem andere Organismen leben. Wenn sich die Korallen verschieben oder verändern, wirkt sich das auf alle aus“, so Doney. Und das gilt auch für den Menschen.
„Korallen sind besonders wichtig für die Entwicklungsländer. Viele kleine Küsten- und Inselstaaten sind auf Korallenriffe angewiesen, um sich mit Nahrungsmitteln zu versorgen und ihr Einkommen durch Erholung und Tourismus zu steigern“, sagte er. „Das Vorhandensein von Korallen schützt ihre Küsten auch vor Stürmen und Wellen, und wenn diese Riffe zu erodieren beginnen, nimmt dieser Schutz ab.“
Die Auswirkungen der Ozeanversauerung sind nicht gleich. Einige Regionen und Organismen werden stärker und früher betroffen sein als andere. In vielen Küstengewässern sind die negativen Auswirkungen der Ozeanversauerung bereits spürbar. Flüsse können verschmutztes und saureres Wasser in die Küstengewässer einbringen, was eine zusätzliche Belastung darstellt. Der Auftrieb der Ozeane, bei dem Strömungen kälteres Wasser mit höheren Kohlendioxidkonzentrationen aus den Tiefen des Ozeans an die Oberfläche bringen, verstärkt ebenfalls die Auswirkungen der Ozeanversauerung in den Küstengewässern.
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Die pazifische Nordwestküste und die nordöstliche Atlantikküste der Vereinigten Staaten sind besonders gefährdet, so Doney. Diese Regionen haben eine millionenschwere Muschelindustrie, die die Auswirkungen der lokalen Versauerung aus erster Hand erfährt. Austernfarmen im pazifischen Nordwesten mussten große Produktionsausfälle hinnehmen, nachdem sich Milliarden von Austernlarven aufgrund der Versauerung des Ozeans aufgelöst hatten. Auch die Wildlachsfischerei in der Region könnte in Gefahr sein, da sich die Schalen winziger Meeresschnecken, der so genannten Pteropoden (eine wichtige Nahrungsquelle für junge Lachse), unter sauren Bedingungen auflösen können.
Ob Sie nun ein mikroskopisch kleines Phytoplankton des Meeres oder ein landbewohnendes menschliches Wesen sind, es ist sehr wahrscheinlich, dass die Ozeanversauerung langfristig Auswirkungen auf Ihr Leben haben wird. Die schlechte Nachricht ist, dass unsere Ozeane weiter versauern werden, wenn die weltweiten Kohlendioxid-Emissionen anhalten.
„Im besten Fall stabilisieren wir unsere Kohlenstoffemissionen. Im Moment liegt der Kohlendioxidgehalt in unserer Atmosphäre bei etwa 410 Teilen pro Million“, sagte Doney – ein Wert, der es ermöglichen würde, dass sich die Versauerung der Ozeane schließlich stabilisiert. „Der schlimmste Fall ist, dass wir die Kohlenstoffemissionen nicht verlangsamen und die Versauerung weiter zunimmt“, sagte er. „Es wird eine Schwelle geben, an der die Ökosysteme nicht mehr mithalten können.“