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1 Mit den Meeren leben – ein Bericht über den Zustand der Weltmeere

Ozeanversauerung

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2.11 > Der Clownfisch (Amphiprion percula) reagiert normalerweise nicht empfindlich auf eine erhöhte CO₂-Konzentration im Wasser. Bei seinen Larven aber bewirkt sie eine Verschlechterung des Geruchssinns. © Mike Watson Images Limited/Getty Images 2.11 > Der Clownfisch (Amphiprion percula) reagiert normalerweise nicht empfindlich auf eine erhöhte CO2-Konzentration im Wasser. Bei seinen Larven aber bewirkt sie eine Verschlechterung des Geruchssinns.

Gefahr für die Nahrungsbasis der Ozeane – das Phytoplankton und die Versauerung

Die Grundlage des gesamten Nahrungsnetzes im Ozean sind die mikroskopisch kleinen Vertreter des marinen Phytoplanktons. Dazu gehören die Diatomeen (Kieselalgen), die Coccolithophoriden (Kalkalgen) oder auch die Cyanobakterien (ehemals als Blaualgen bezeichnet), die aufgrund ihrer Photosyntheseaktivität für etwa die Hälfte der globalen Primärproduktion, also der Produktion von Biomasse, verantwortlich sind. Da das Phytoplankton für diese Prozesse auf Licht angewiesen ist, kommt es ausschließlich in den oberflächennahen Wasserschichten der Weltmeere vor. Damit ist es von der Ozeanversauerung direkt betroffen. Künftig werden sich durch den Klimawandel aber noch weitere Einflussgrößen wie Temperatur, Licht oder Nährstoffverfügbarkeit verändern. Diese werden die Produktivität au­­­to- ­­­tropher Organismen, vor allem von Bakterien oder Algen, die allein durch Photosynthese oder die Aufnahme chemischer Verbindungen Biomasse erzeugen, ebenfalls bestimmen. Es ist deshalb sehr schwer vorherzusagen, welche Organismengruppen von den sich wandelnden Umweltbedingungen profitieren und welche zu den Verlierern gehören werden.

CO2 trägt natürlich nicht nur zur Versauerung der Ozeane bei. In erster Linie ist das Gas Lebenselixier der Pflanzen, die CO2 aus der Luft oder dem Meerwasser aufnehmen und daraus Biomasse aufbauen. Abgesehen von der Versauerungsproblematik dürften steigende CO2-Gehalte im Meerwasser deshalb generell vor allem das Wachstum jener Arten begünstigen, deren Photosyntheseprozesse bisher CO2-limitiert waren. So wurde bei Cyanobakterien teilweise ein starker Anstieg der Photosyntheseraten bei erhöhtem CO2-Gehalt festgestellt. Gleiches trifft auf bestimmte Coccolithophoriden wie Emiliana huxleyi zu. Doch selbst Emiliana könnten die zunächst vorteilhaften steigenden CO2-Konzentrationen zum Verhängnis werden. Denn Emiliana-Arten besitzen einen aus vielen Einzelschuppen zusammengesetzten Kalkpanzer. Es gibt in­­zwischen Hinweise darauf, dass dessen Bildung bei sinkendem pH-Wert beeinträchtigt wird. Im Gegensatz dazu scheint die Schalenbildung der Diatomeen ebenso wie ihre Photosyntheseaktivität kaum durch CO2 beeinflusst zu werden. Allerdings wurden auch hier unter erhöhten CO2-Konzentrationen Verschiebungen in der Artendominanz festgestellt.

Aufgabe für die Zukunft: die Versauerung verstehen

Um ein umfassendes Verständnis für die Auswirkungen der Ozeanversauerung auf das Leben im Meer zu entwickeln, muss man herausfinden, wie und warum CO2 verschiedene physiologische Prozesse mariner Organismen beeinflusst. Entscheidend ist letztlich, wie diese Einzelprozesse in der Summe die Toleranz des Gesamtorganismus gegenüber dem Stressor CO2 bestimmen. Bislang wurden meist Kurzzeitstudien durchgeführt. Will man aber herausfinden, ob oder auf welche Weise ein Organismus unter CO2-Stress langfristig wachsen und aktiv und reproduktiv bleiben kann, dann bedarf es längerer Studien, die eine Tierart eventuell gar über mehrere Generationen hinweg unter erhöhten CO2-Konzentrationen beob­achten.
Die letzte und schwierigste Stufe ist dann die Übertragung der für einzelne Tierarten oder -gruppen gewonnenen Erkenntnisse auf die Ebene des Ökosystems. Aufgrund der vielfältigen Wechselbeziehungen der Tierarten innerhalb eines Ökosystems ist es natürlich ungleich schwieriger, das Verhalten eines solch komplexen Systems unter den Bedingungen der Ozeanversauerung vorauszusagen. Erste Computermodelle versuchen jetzt, den Wandel der Umweltbedingungen mit der Artendynamik des betroffenen Ökosystems in Verbindung zu setzen.
Darüber hinaus untersucht man vermehrt marine Habitate, die sich durch einen von Natur aus erhöhten Gehalt an CO2 im Seewasser auszeichnen. In der Umgebung der italienischen Insel Ischia beispielsweise tritt in unmittelbarer Nähe der Küste infolge vulkanischer Aktivität CO2 am Meeresboden aus und führt zu einer Ansäuerung des Wassers in einigen Abschnitten der Felsküste. In unmittelbarer Nachbarschaft befinden sich also Küstenabschnitte mit normalem (8,1 bis 8,2) und mit deutlich abgesenktem pH-Wert (Minimum 7,4). Vergleicht man die jeweils vorhandenen Tier- und Pflanzengemeinschaften miteinander, so zeigen sich deutliche Unterschiede: In den sauren Bereichen fehlen Steinkorallen völlig, die Zahl der Exemplare verschiedener Seeigel- und Schneckenarten ist niedrig, ebenso die Zahl kalkbildender Rotalgen. Dominiert werden diese sauren Meeresgebiete vor allem von Seegraswiesen und verschiedenen nichtkalzifizierenden Algenarten.
2.12 > Wasser mit niedrigem pH-Wert greift in den Gewässern um Ischia die Schalen von kalkbildenden Tieren wie etwa der Schnecke Osilinus turbinata an. Das linke Bild zeigt ein intaktes gepunktetes Schneckenhaus bei normalem pH-Wert von 8,2. Das Schneckenhaus rechts zeigt bei einem pH-Wert von 7,3 deutliche Spuren des Verfalls. Der Balken entspricht einer Länge von einem Zentimeter.
2.12 > Wasser mit niedrigem pH-Wert greift in den Gewässern um Ischia die Schalen von kalkbildenden Tieren wie etwa der Schnecke Osilinus turbinata an. Das linke Bild zeigt ein intaktes gepunktetes Schneckenhaus bei normalem pH-Wert von 8,2. Das Schneckenhaus rechts zeigt bei einem pH-Wert von 7,3 deutliche Spuren des Verfalls. Der Balken entspricht einer Länge von einem Zentimeter. © Hall-Spencer et al. (2008)

Der Ausbau solcher ökosystembasierten Studien ist eine große Herausforderung für die Zukunft. Derartige Studien sind Voraussetzung für ein breites Verständnis der zukünftigen Entwicklungen im Ozean. Nicht außer Acht gelassen werden dürfen dabei die Tiefseeökosysteme, die unmittelbar von den Auswirkungen einer möglichen künftigen Entsorgung von CO2 im Meeresboden betroffen sein könn-ten. Beantwortet werden muss zudem, wie sich die durch den Klimawandel bewirkten Veränderungen in der Meeresumwelt auf die Fortpflanzung verschiedener Organismen auswirken. Bislang gibt es wenige exemplarische Studien. Von einem Gesamtverständnis ist die Wissenschaft derzeit also noch weit entfernt. Ob und wie verschiedene Spezies auf die chemischen Veränderungen im Meer reagieren, ob sie dadurch in Stress geraten oder nicht, ist meist unbekannt. Hier gibt es erheblichen Forschungsbedarf. Geklärt werden muss außerdem, inwieweit Pflanzen und Tiere in verschiedenen Lebensphasen auf die Stressbedingungen reagieren. Textende
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