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Ozeane

Der Ozean nimmt ungefähr 70% der Erdoberfläche ein und ist das größte Ökosystem der Erde. [1] Entsprechend groß ist die Abhängigkeit aller Lebewesen von diesem System. Die Meere nehmen über 25% des menschengemachten Kohlenstoffdioxids aus der Atmosphäre auf und spielen somit eine wichtige Rolle bei der natürlichen Kohlenstoff-Speicherung und der Abmilderung der Effekte des Klimawandels. Veränderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf können große Auswirkungen auf die Meeresbewohner*innen haben. Die steigende Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre führt zu einer dieser Veränderungen, der Ozeanversauerung. [2]

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Prozess der Versauerung

 

Die Atmosphäre tauscht CO2 mit dem Ozean durch die Differenz im CO2-Partialdruck zwischen Ozean und Atmosphäre aus. Das Konzentrationsgefälle zwischen dem CO2-Gehalt in Ozean und Atmosphäre führt dazu, dass CO2 aus der Atmosphäre im Ozean gelöst wird. Das gelöste Kohlendioxid reagiert wiederum mit dem Wasser und bildet Kohlensäure. Durch die steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre wird mehr CO2 im Meerwasser gelöst. Dadurch entsteht mehr Kohlensäure, das Meerwasser wird also saurer. [3]

In der Chemie wird der Säuregehalt einer Lösung mithilfe des pH-Werts charakterisiert. Eine Lösung gilt als sauer, wenn der pH-Wert kleiner als 7 ist, als neutral, wenn der pH-Wert gleich 7 ist und als alkalisch oder basisch, wenn der pH-Wert größer 7 ist. [4]

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Die Meere haben einen durchschnittlichen pH-Wert von 8,2 und sind somit leicht basisch. Auch infolge der Versauerung wird das Meerwasser nicht wirklich sauer. Es bleibt leicht basisch, aber sein pH-Wert sinkt. Der pH-Wert des Meerwassers schwankt von Natur aus, je nach Region und Jahreszeit. In vorindustrieller Zeit lag der pH-Wert bei 8,25. Aktuell hat der Ozean einen mittleren pH-Wert im Oberflächenbereich von 8,1. Da die pH-Skala logarithmisch ist, entspricht das einer Senkung von ca. 30%. Die Geschwindigkeit dieser Änderung ist beispiellos in der Erdgeschichte: Neueste Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass die Veränderung schneller vonstatten geht als jemals zuvor während der vergangenen 300 Millionen Jahre. Prognosen sagen bis 2100 ein weiteres Absinken des pH-Werts auf 7,7 bis 7,8 voraus, wenn die Menschheit die CO2-Emissionen nicht verringert. Das entspräche einem Absinken um 100-150 %. [5]

 

CO2 löst sich vor allem in kaltem Wasser gut. Die zusätzliche Schmelzung der Pole führt zu einer Aussüßung der Meeresoberfläche, was den Prozess der Versauerung verstärkt. Das hat zur Folge, dass die Ozeanversauerung in den Polarregionen am schnellsten voranschreitet. (vgl. ebd.)

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Folgen der Versauerung

 

Um die Folgen der Ozeanversauerung zu verstehen, muss man sich genauer anschauen, was beim Lösen von CO2 in Meerwasser geschieht: Das gelöste Kohlendioxid reagiert mit dem Wasser und bildet Kohlensäure. Die Kohlensäure liegt im Wasser in Wasserstoff-Ionen und Hydrogenkarbonat aufgespalten vor. Ein Teil der dabei entstehenden Wasserstoff-Ionen verbindet sich mit im Wasser vorhandenem Karbonat zu Hydrogenkarbonat. Das bedeutet, je mehr CO2 sich im Wasser löst, desto höher ist der Anteil an Wasserstoff-Ionen und Hydrogenkarbonat. Die Konzentration von Karbonat sinkt. [6]

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Man kann also sagen, dass bei dieser Reaktion im Ozean vorhandenes Karbonat “verbraucht” wird, d.h. saurere Ozeane sind ärmer an Karbonat. Das ist ein Problem, denn Karbonat ist Bestandteil von Kalziumkarbonat (Kalk). Viele Organismen wie Korallen, Muscheln, Schnecken und Stachelhäuter sind darauf angewiesen, um ihre schützenden Kalkschalen bilden zu können.

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[1] (vgl. https://www.meeresbuerger.de/meere/weltmeere.html, aufgerufen am 14.08.2020)

[2] (vgl. IGBP, IOC, SCOR 2013 : 1)

[3] (vgl.  BIOACID / Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) 2. Auflage, Januar 2012 : 17)

[4] (vgl.   https://www.chemie.de/lexikon/PH-Wert.html, abgerufen am 17.07.2020)

[5] (vgl. https://www.awi.de/im-fokus/ozeanversauerung/fakten-zur-ozeanversauerung.html, aufgerufen am 16.07.2020)

Wenn weniger Karbonat vorhanden ist, werden ihre Schalen dünner und zerbrechlicher, bis sie keine Schalen mehr bilden können. Innerhalb von Jahrzehnten könnten große Teile der polaren Ozeane sogar korrosiv für die ungeschützten Schalen kalkbildender mariner Organismen sein. [7]

Dieser Prozess kann zu einem Verlust der Artenvielfalt führen. Zum einen wird die Bildung der lebenswichtigen Kalkschalen erschwert oder unmöglich, was auch weniger Schutz vor Fressfeinden bedeutet. Zum anderen wird die Entwicklung einiger Organismen, vor allem in frühen Lebensstadien (z.B. Larven, Eier), durch die Versauerung der Meere beeinträchtigt. Die biologische Vielfalt nimmt ab und viele Organismen werden durch die Ozeanversauerung leiden. (vgl. ebd.: 2)

Das wiederum kann Auswirkungen auf Nahrungsnetze und langfristig die Fischerei haben. Ein Beispiel sind gewisse, in der Arktis beheimatete, Flügelschnecken. Sie haben sehr dünne Kalkschalen und leiden unter der Versauerung, sind aber von großer Wichtigkeit für die dortigen Nahrungsnetze. [8]

Ein weiteres Beispiel an unter der Ozeanversauerung leidenden Lebewesen sind Korallen. Veränderungen in der Karbonat-Chemie des tropischen Ozeans könnten das Wachstum von Korallenriffen in den nächsten Dekaden erschweren oder sogar verhindern. Korallenriffe sind ein wichtiger Lebensraum: Sie beheimaten mehr als ein Drittel der bekannten Arten im Meer und dienen als Kinderstube der meisten Fischarten der Welt. [9]

Flügelschnecke (Limacina helicina)

​Abgesehen davon wird der Verlust tropischer Korallenriffe auch den Tourismus sowie die Nahrungsmittelsicherheit und den Küstenschutz für einige der ärmsten Völker der Welt negativ beeinflussen. Für viele ärmere Länder stellt das Meer die Hauptquelle für tierische Produkte und Proteine dar. [10] Der Unterschied von einem gesunden Korallenriff, zu einem stark geschädigten wird anhand der Fotos deutlich.

​Die erschwerte Kalkbildung kann sich außerdem auf die Funktion des Ozeans als langfristigen Kohlenstoffspeicher auswirken. Wenn kalkbildende Organismen wie Kalkalgen oder Flügelschnecken sterben, sinken sie und mit ihnen der in ihren Kalkschalen gebundene Kohlenstoff in die Tiefe. Dünnere Schalen sind leichter und sinken schlechter. Die Ozeanversauerung könnte deshalb dazu führen, dass deutlich weniger Kohlenstoff auf den Meeresboden transportiert und dort langfristig gespeichert wird. [11]

Ein Beispiel für eine solche Kalkalge ist die Art emiliana huxleyi:

emiliana huxleyi

Je stärker der Ozean versauert, desto weniger zusätzliches Kohlendioxid kann er aus der Atmosphäre aufnehmen. So verringert sich die Fähigkeit des Ozeans, den Klimawandel abzumildern. [12]

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Es gibt nur einen wirksamen Weg, die Ozeanversauerung zu bekämpfen: Wir Menschen müssen unseren Ausstoß von Kohlendioxid verringern. Doch selbst wenn wir alle Emissionen von heute auf morgen stoppen könnten, bräuchte der Ozean Tausende Jahre, um sich vollkommen zu erholen. [13]

[6](vgl. https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Ozeanversauerung#Der_Prozess_der_Versauerung, aufgerufen am 06.08.2020)

[7] (vgl. IGBP, IOC, SCOR 2013: 2)

[8] (vgl. https://www.oceanacidification.de/ozeanversauerung-in-der-arktis/, aufgerufen am 06.08.2020)

[9] (vgl. WWF 2013: 5)

[10] (vgl. IGBP, IOC, SCOR 2013: 2)

[11] (vgl. https://www.awi.de/im-fokus/ozeanversauerung/fakten-zur-ozeanversauerung.html, aufgerufen am 06.08.20)

[12] (vgl. BMBF 2016: 4)

[13] (vgl. https://www.awi.de/im-fokus/ozeanversauerung/fakten-zur-ozeanversauerung.html, aufgerufen am 06.08.20)

Meereswasser

Pflanzen und Algen entnehmen sowohl der Atmosphäre als auch dem Wasser Kohlenstoffdioxid (CO2) und wandeln das Treibhausgas während der Photosynthese in Moleküle wie Stärke und Zucker um. Kohlenstoff liegt entweder fest in Materie gebunden, oder gasförmig als Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre vor. In den Gewässern der Welt wird mehr Kohlenstoff  gespeichert als in der Atmosphäre und der Landbiosphäre [15]. Lediglich die Lithosphäre speichert noch größere Mengen an Kohlenstoff ein. Damit gelten die Gewässer der Welt als wichtige Kohlenstoffsenken und tragen enorm zum aktuellen atmosphärischen CO2-Gehalt bei.

Um Kohlenstoff über mehrere Jahre oder sogar Jahrhunderte zu speichern muss dieser in tiefere Ozeanschichten gelangen. Durch die geringe Wasserumwälzung der Weltmeere kann dies jedoch bis zu mehreren Jahrhunderten dauern. In anbetracht des derzeitigen Klimawandels  ist diese Entwicklung aus menschlicher Perspektive viel zu langsam um den Klimawandel einzudämmen. Dieser wird durch die Ozeane jedoch abgefedert.

 

CO2-Speicherung im Ozean

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Literaturverzeichnis

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