Ozeanversauerung - eine Bedrohung für das Leben im Meer

Höher, wärmer, saurer. So beschreibt die Meeresforschung die aktuelle Entwicklung der Meere.

Höher – klar, der Meeresspiegel steigt an. Wegen der schmelzenden Eisschilde von Grönland und der Antarktis und weil sich wärmeres Wasser ausdehnt. Schon fünf Südsee-Inseln der Salomonen sind in den vergangenen Jahren untergegangen, auch die Bewohner von Tuvalu im Pazifik zwischen Hawaii und Australien leben nur knapp über dem Meeresspiegel und befürchten, dass ihre Heimat bald im Meer versinkt.

Wärmer: Die globale Erwärmung ist ein Begriff. Natürlich betrifft das auch die Ozeane. Nach neuen Erkenntnissen erwärmt sich das Wasser in der Tiefsee besonders schnell.

Aber was bedeutet saurer? Immer mehr CO2-, also Kohlendioxid, -Emissionen führen dazu, dass der pH-Wert der Meere sinkt, erklärt Professor Ulf Riebesell:

Riebesell: CO2 wird vom Ozean aufgenommen, dieses CO2 reagiert dann mit dem Meerwasser zu Kohlensäure und die Kohlensäure führt dazu, dass das Meerwasser ansäuert.

In der vorindustriellen Zeit hatte das Meer etwa einen pH-Wert von 8,2. Heute sind es 8,1. Gesunken ist der Wert also nur um etwa 0,1 pH-Einheiten. Das klingt zwar wenig, aber die pH-Skala ist logarithmisch, der Säuregehalt hat also um etwa 30 Prozent zugenommen.

Riebesell: Wichtig ist zu berücksichtigen, dass der Ozean alkalisch ist, das bleibt er auch weiterhin. Wir sprechen hier von ansäuern, nicht von sauer werden. Der Ozean wird also nie sauer, aber er wird allmählich saurer.

Riebesell ist biologischer Ozeanograf am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel und koordiniert das Forschungsprojekt BIOACID. In dem Projekt erforschen Wissenschaftler von Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland im Auftrag des Bundesforschungsministeriums die Ozeanversauerung.

Riebesell: BIOACID stellt sich die Frage, welche Konsequenzen hat Ozeanversauerung für das Leben im Meer. Wir haben begonnen damit, erst einmal die Effekte auf Organismen uns anzuschauen, da gibt es mittlerweile viele Informationen. Wir wissen, wie einzelne Organismen reagieren. Aber die großen Fragen sind eigentlich: Wie sind Lebensgemeinschaften, Ökosysteme im Meer beeinträchtigt durch Ozeanversauerung? Am Ende der Kette soll dann natürlich stehen, wie beeinträchtigt Ozeanversauerung und die Folgen im Meer uns Menschen direkt.

Das Projekt BIOACID hat im Jahr 2009 begonnen und kann bereits einige Antworten auf diese Forschungsfragen geben:

Riebesell: Was wir mit Sicherheit sagen können, ist, dass sich die Lebensgemeinschaften im Meer verändern werden. Die Artenvielfalt wird mit Sicherheit abnehmen, viele Organismen werden unter Ozeanversauerung nicht mehr ihre ökologische Nische behaupten können. Ein ganz wichtiger anderer Aspekt ist, dass wichtige Ökosysteme, die auf kalkbildenden Organismen beruhen, wie zum Beispiel Korallenriffe, werden in der Form wahrscheinlich bei fortschreitender Ozeanversauerung nicht intakt bleiben.

Korallenriffe bieten aber nicht nur eine große Artenvielfalt, die verloren geht, sondern bremsen auch die Wucht der anrollenden Wellen und wirken als natürlicher Küstenschutz. Kalkbildende Organismen wie Korallen und Muscheln können im saureren Wasser ihre Kalkskelette und –schalen nicht mehr so gut bilden. Das gefährdet auch viele Schnecken und Stachelhäuter wie Seesterne.

Einen weiteren Aspekt der Ozeanversauerung erforscht Professor Thorsten Dittmar vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) an der Universität Oldenburg: Er untersucht, ob die Ozeanversauerung einen Effekt auf die Moleküle im Meerwasser hat: gelöstes organisches Material. Eine amerikanische Fachzeitschrift bezeichnete Dittmars Forschungsgegenstand als „the tea of the sea" – den Tee des Meeres.

Dittmar: Im gelösten organischen Material im Meer ist etwa so viel Kohlenstoff gespeichert, wie aktuell in der Atmosphäre als CO2 und mehr gespeichert als in der gesamten Vegetation auf der Erde zusammengenommen, also das ist ein sehr großer Kohlenstoffspeicher. Wir haben die Hypothese aufgestellt, dass durch Ozeanversauerung die Größe dieses Kohlenstoffspeichers beeinflusst werden kann.

Die unsichtbaren gelösten Moleküle werden im Meer von Mikroorganismen wie Bakterien und Plankton umgesetzt – quasi verdaut. Wie viel Kohlenstoff im Meer gespeichert ist, hängt also damit zusammen, wie gut die Mikroorganismen das gelöste organische Material umsetzen können. Genau das haben Dittmar und seine Forscherkollegen in Experimenten im Meer unter die Lupe genommen.

Dittmar: Das waren zehn sehr große Experimente, von denen fünf angesäuert waren, sprich, den Kohlendioxidgehalt von in 100 Jahren gehabt haben, die anderen fünf waren Kontrollen. Und dort haben wir dann über drei Monate hinweg die mikrobiellen Gemeinschaften verfolgt, die Algenentwicklung und die Bakterien.

Dann haben Dittmar und sein Team analysiert, welche verschiedenen Substanzen im normalen Meerwasser und im angesäuerten Wasser vorkommen – woraus der „Tee des Meeres" genau besteht. Dazu untersuchen sie Wasserproben mit dem höchstauflösenden Massenspektrometer der Welt, das in Dittmars Labor im ICBM in Oldenburg steht.

Dittmar: Das laute Geräusch sind die Vakuumpumpen, die uns das Massenspektrometer freipumpen. Wir können nur im hohen Vakuum messen.

Dittmar hält eine Probe von der letzten Fahrt mit dem Forschungsschiff SONNE in die Höhe: Der Probe wurde das Meerwasser und Salz entzogen, sodass nur noch gelöstes organisches Material übrig bleibt.

Dittmar: Ja, das ist sehr interessant, weil es nämlich eine Farbe hat und das ist die Farbe der Tiefsee: gelb bis braun. Also, wenn Sie mal gefragt werden, welche Farbe die Tiefsee hat, die Tiefsee ist nicht schwarz, nicht blau, nicht grün, sondern sie ist gelb bis braun und die Farbe kommt von dem organischen Material, was in der Tiefsee gelöst ist.

In den zehn großangelegten Versuchsreihen haben Dittmar und sein Team gemessen, ob Ozeanversauerung einen Einfluss auf Mikroorganismen hat, insbesondere darauf, wie viel gelöstes organisches Material die Bakterien produzieren und umsetzen, was direkt damit zusammenhängt, wie viel CO2 die Meere speichern können.

Dittmar: Für dieses Experiment kamen wir dann zu der Schlussfolgerung, dass die Ozeanversauerung keinen messbaren Effekt hat. Das heißt aber nicht, dass wir jetzt generell eine Entwarnung geben können, denn wir wissen, dass Ozeanversauerung nicht harmlos ist, aber auf die Menge und die Zusammensetzung des gelösten Materials hat es, soweit wir das jetzt wissen, keinen Einfluss.

Die Forscher warnen davor, dass Ozeanversauerung nicht alleine auf die Lebewesen im Meer einwirkt, sondern mit anderen Stressfaktoren wie Erwärmung, Sauerstoffarmut und Überfischung zusammenwirkt.

Ulf Riebesell ist besorgt, dass sich die Meere – auf einer geologischen Zeitskala betrachtet – so rasant verändern, dass sich die Tiere und Pflanzen nicht rechtzeitig darauf einstellen können:

Riebesell: Wir haben diese Geschwindigkeit an Versauerung im Ozean in der Erdgeschichte so noch nicht erlebt. Zumindest nicht in den letzten 55 Millionen Jahren. Und das ist der Zeitraum, in dem die meisten Organismen, die heute im Ozean leben, sich evolutionär entwickelt haben. Wir sprechen immer davon, Natur kann sich anpassen – ja, das stimmt. Aber die Zeitskalen, auf denen diese Veränderung stattfindet, sind derart kurz, dass wir befürchten müssen, dass Anpassung nur wenigen Mikroorganismen als Ausweg bleibt. Viele werden das in der kurzen Zeit nicht schaffen.

Die Wissenschaftler sehen nur einen Ausweg: Wir Menschen müssen unsere CO2-Emissionen reduzieren. Nur so können wir eine unserer wichtigsten Ressourcen erhalten: Intakte Ozeane.