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Die Versauerung der Meere: Eine Bedrohung für marine Ökosysteme

Die Versauerung der Meere: Eine Bedrohung für marine Ökosysteme
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„Die Zeit läuft ab“, betonte Carolina Schmidt, die chilenische Umweltministerin, in ihrer Videoansprache vor der UN-Klimakonferenz 2019 im Dezember. „Wenn wir uns nicht global den Problemen der Meere stellen, kann es keine effektive globale Antwort auf den Klimawandel geben“, fügte sie hinzu. Denn es gibt gleich mehrere Probleme, die mit den Ozeanen zu tun haben: der Anstieg des Meeresspiegels, die Abnahme des Sauerstoffgehalts, erhöhte Wassertemperaturen sowie Veränderungen der Ökosysteme. Ein Sonderbericht des Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) zum Zustand der Meere zeigt besorgniserregende Zukunftstrends. Weiterhin erreichte die Temperatur der Ozeane im letzten Jahr ihren Höchststand seit Beginn der Messungen.

Integrität mariner Ökosysteme durch Versauerung in Gefahr

Als Versauerung der Meere bezeichnet man die Abnahme des pH-Werts des Meerwassers durch die Aufnahme von immer mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre, dessen Anteil sich aufgrund von menschengemachten Emissionen erhöht hat. In den letzten 200 Jahren wurden etwa 30 Prozent dieser Emissionen von den Ozeanen aufgenommen. Zurzeit beträgt die jährliche Aufnahme etwa 25 Prozent.

Das Meerwasser versauert, weil es mit dem aufgenommen CO2 aus der Erdatmosphäre reagiert, saure chemische Verbindungen produziert und für Meeresorganismen wichtige Mineralien wie Calciumcarbonat reduziert.

Der durchschnittliche Säurewert an der Meeresoberfläche, der über Millionen von Jahren relativ stabil war, ist in den letzten 150 Jahren um etwa 26 Prozent gestiegen. „Bis zu den 1950ern stieg der Wert sehr langsam an, aber seitdem hat sich die Versauerung beschleunigt“, erklärt Dr. Jean-Pierre Gattuso, Forschungsdirektor des Laboratoire d'Océanographie de Villefranche (CNRS und Sorbonne Université). „Da menschengemachte CO2-Emissionen die Hauptursache für die Versauerung sind, hängen Vorhersagen von der Höhe der Emissionen ab. Wenn sich nichts ändert, könnten die Meere bis 2100 noch einmal 150 Prozent saurer werden“, fügt er hinzu.

Die Konsequenzen dieser Versauerung zeigen sich weltweit und in einer Vielzahl von marinen Ökosystemen immer stärker, da etwa 95 Prozent des oberflächennahen Meereswassers von dem abnehmenden pH-Wert betroffen sind. „Die Welt scheint besessen von dem zu sein, was an Land und in der Atmosphäre passiert, und scheint nicht zu verstehen, dass das Leben auf der Erde und 98 % der Spezies komplett abhängig vom Meer sind“, so Dr. Dan Laffoley, stellvertretender Vorsitzender des Ozeanbereichs der World Commission on Protected Areas der IUCN und Seniorberater für Ozeanwissenschaften und Erhaltung im Rahmen des globalen IUCN-Ozean- und -Polarprogramms. „2004 wurde vorhergesagt, dass wir uns um dieses Thema [Versauerung] bis 2050 oder 2070 keine Sorgen machen müssten, aber jetzt ist es soweit.“

Die Verringerung der Carbonationen führt dazu, dass einer Vielzahl von Meereslebewesen der Grundstoff für schützende Panzer fehlt. Muscheln, Plankton und Korallenriffe sind laut mehreren Studien besonders gefährdet.

Tropische Korallenriffe machen weniger als 0,1 Prozent des Meeresbodens aus, aber in ihnen und ihrer Nähe leben eins bis neun Millionen Spezies. Forscher sagen voraus, dass der Calciumcarbonatgehalt bis zum Ende des Jahrhunderts in den Tropen abnehmen und die Hälfte des vorindustriellen Konzentrationswerts erreichen wird, was dazu führen könnte, dass sich die Korallenriffe auflösen. Ihre Größe werde vielleicht nicht abnehmen, aber allein durch die Versauerung könnte die Dichte der Korallenskelette bis 2100 um etwa 20 Prozent abnehmen. Korallenriffe, die bereits unter anderen Belastungen wie Bleichen durch Hitzewellen und Industrieaktivitäten leiden, werden durch die Versauerung weiter ausgezehrt. „Wir schwächen ihre Reparaturmechanismen“, erklärt Dr. Laffoley. Forschern zufolge werden Korallenriffe in den nächsten 20 Jahren wahrscheinlich schnell zerfallen, was die Schicksale der 500 Millionen Menschen gefährdet, die von den Korallenriffen abhängig sind – sei es aus Nahrungs-, Küstenschutz- oder Einkommensgründen.

Die Versauerung betrifft auch Tiefseekorallen (bspw. im Nordatlantik), die Biodiversitäts-Hotspots und bedeutende Lebensräume für Tausende Spezies sind. Dazu gehören auch wirtschaftlich wichtige Spezies wie Garnelen, Hummer, Krabben, Barsche und Schnapper. „Für die Korallenskelette ist das genauso wie Osteoporose beim Menschen“, so Dr. Laffoley.

Ein Bereich mit Forschungsbedarf

„Es gibt Beobachtungen dazu, welchen Einfluss die Versauerung der Meere auf gewisse Spezies hat“, so Dr. Helen Findlay, biologische Ozeanografin am Plymouth Marine Laboratory (PML), das die Daten und Infrastruktur des Copernicus-Klimawandeldiensts (C3S) nutzt, um Schätzungen zum vergangenen und zukünftigen pH-Wert der Meere zu erstellen. Die Einflüsse treten besonders an Orten auf, an denen Wasser aus der Tiefsee, das von Natur aus saurer ist, an die Oberfläche steigt und die Versauerung regional verstärkt, erklärt Dr. Findlay. Beispielsweise werden durch das saure Wasser die Häuser von planktischen Meeresschnecken beschädigt oder aufgelöst. Diese Schnecken sind wichtiger Nahrungsbestandteil für Fische wie Lachse.

Doch Studien zufolge reagieren die Spezies unterschiedlich. Einige profitieren von der Versauerung und der Erwärmung der Meere und machen vermehrt Jagd auf andere Spezies, so IPCC-Fachleute. Es hängt vom Ökosystem ab, ob die mikroskopisch kleinen Meeresalgen durch das saurere Wasser Vorteile oder Nachteile haben. Das Phytoplankton ist die Basis vieler Nahrungsketten im Meer. Satellitendaten vom Copernicus-Meeresdienst zur Farbe des Meeres ermöglichen einen Einblick in die CO2-Aufnahme des Wassers und die Reaktionen der marinen Nahrungsketten.

„Dank des Sektoriellen Informationssystemprojekts (SIS) des Bereichs Meer, Küsten und Fischerei (MCF) des Copernicus-Klimawandeldienstes haben wir verschiedene Klimaauswirkungs-Indikatoren, von denen einige auch im Zusammenhang mit der Versauerung der Meere stehen, und Werkzeuge, die zeigen, wie diese Indikatoren in marinen Anwendungsbereichen genutzt werden können“, erklärt Dr. James Clark, Seniorwissenschaftler am PML. „Ein großes Ziel dieses Projekts ist es, einige Produkte zu entwerfen, die bei europäischen Klimawandel-Adaptionsstrategien und -Milderungsrichtlinien helfen können. Indikatoren des C3S-MCF-Projekts werden in die Klimadatenbank des C3S integriert und sollen in den nächsten Wochen verfügbar werden.“

Die Auswirkungen auf die Biodiversität

Die Versauerung kann an verschiedenen Orten verschiedene Auswirkungen haben. Mitte der 2000er fand in den Austern-Brutbecken im Pazifischen Nordwesten der USA ein durch das saure Wasser ausgelöstes Massensterben der Larven statt, von dem auch die Schalentierindustrie hart getroffen wurde. Fachleute sagen voraus, dass die Versauerung an der pazifischen Küste Kanadas zu einem Auftreten giftiger Algen führen könnte, was Einfluss auf Schalentiere, Fische, Meeresvögel und Meeressäuger haben würde. In den saureren Gewässern könnte sich außerdem eine für Fische tödliche Alge vermehrt verbreiten und die lokalen Lachs-Aquakulturen bedrohen.

Prognosen zufolge könnten die großen europäischen Schalentier-Zuchtbetriebe an der Atlantikküste Frankreichs, Italiens, Spaniens und des Vereinigten Königreichs die Folgen der Versauerung bis Ende des Jahrhunderts am härtesten zu spüren bekommen. Fachleute nutzen die Daten des Copernicus-Meeresdienstes, der neuerdings auch den pH-Wert des Wassers erfasst, um besser zu verstehen, wie sich die Versauerung in europäischen Gewässern entwickelt.

Ebenfalls besorgt sind die Fachleute über die Auswirkungen der Versauerung in der Arktis. Einigen Vorhersagen zufolge könnten die Gewässer dort die für Schalen und Panzer nötigen Chemikalien bis 2080 verlieren. Bisher gibt es aufgrund der schwierigen Forschungsbedingungen dort aber nur wenige Messdaten zur Versauerung des arktischen Meeres, sagt Dr. Gattuso. „Wir wissen allerdings, dass arktische Gewässer von Natur aus saurer sind, weil CO2, so wie alle Gase, sich viel schneller in kaltem Wasser löst. Wir befürchten, dass etwa 10 Prozent des Wassers an der arktischen Meeresoberfläche einen so niedrigen pH-Wert hat, dass die Schalen und Panzer von Organismen angegriffen werden.“

Quelle: Science Mag
Vergleich der Veränderungen der Physik und Chemie der Meere und Einflüsse auf Organismen und Ökosysteme bei streng begrenztem (RCP 2.6) und unverändertem (RCP 8.5) CO2-Ausstoß.Quelle: Science Mag

„Unsere Einflüsse auf die Funktionsweisen des Meeres sind ein gefährliches Problem“, erklärt Dr. Laffoley und betont, dass die Kombination aus Versauerung, Erwärmung und Sauerstoffabnahme das Gesamtsystem schwächt und die Konsequenzen bisher nur schwer vorhersagbar sind. „Es ist unfassbar, wie viel Kohlenstoff und Wärme in den Ozean gelangen. Und anstatt das Problem anzugehen, verstärken wir es eher noch.“

Können die Folgen der Versauerung für Ökosysteme rückgängig gemacht werden?

„Wir sind aufgrund des CO2-Ausstoßes schuld an der aktuellen und zukünftigen Versauerung der Meere“, so Dr. Findlay. „Unsere einzige verlässliche Möglichkeit ist es, CO2-Emissionen zu verringern“, sagt Dr. Gattuso. „Es wird lange dauern, vorindustrielle Werte wiederherzustellen, aber wir können die Versauerung der Meere aufhalten.“

Die Wissenschaft sucht nach Lösungen, aber die Konsequenzen für Ökosysteme und Meeresprozesse sind noch nicht komplett erforscht. Einige Maßnahmen gegen die Auswirkungen des Klimawandels auf das Meer gehen das Problem der Versauerung nicht direkt an, andere sind dagegen weniger effizient bei der Abblockung des Kohlenstoffs. Doch „es wird zunehmend daran geforscht, wie wir Makroalgen, Seegräser, Mangroven usw. nutzen können, um Kohlenstoff einzulagern und die Versauerung des Wassers lokal einzugrenzen“, so Dr. Findlay.

Die Änderung von Fischereirichtlinien könnte ebenfalls dabei helfen, den Druck auf die Ökosysteme zu verringern und die Versauerung zu einem weniger dringenden Problem zu machen. C3S und PML kombinieren beispielsweise Modelldaten zu den potenziellen Effekten des Klimawandels auf europäische Gewässer mit Informationen zu verschiedenen Spezies, um zu sehen, wie sich die Populationen verändern könnten und wie sich die Industrie und von der Fischerei abhängige Gemeinschaften anpassen müssen. „Die C3S-Daten werden zur Identifizierung von günstigen Regionen mit vielen Fischarten sowie zur Identifizierung von Risiken wie schrumpfenden Populationen genutzt“, erklärt Dr. Clark. „So kann die Branche durch nachhaltige Fischerei die Effekte des Klimawandels entschärfen.“

Die Identifizierung von dringend schutzbedürftigen Meeresregionen könnte ebenfalls dabei helfen, die Versauerung aufzufangen. Fachleute haben Karten von wichtigen marinen Ökosystemen erstellt, um herauszufinden, an welchen Orten Schutzgebiete sinnvoll wären oder ausgeweitet werden sollten. „Wir haben die Möglichkeit, etwas Druck von einigen Regionen zu nehmen, damit sie eine bessere Chance haben, die Auswirkungen zu überstehen, während wir uns darum kümmern, den CO2-Ausstoß zu verringern“, so Dr. Laffoley.