Versauerung

Unsere Emissionen verändern die Ozeane

Auch wenn der Kohlendioxid-Ausstoß in Deutschland sinkt, nimmt er weltweit insgesamt zu und kurbelt die Erderwärmung an. Mehr als die Hälfte des von Menschen in den letzten 150 Jahren in die Atmosphäre entlassenen Kohlendioxids konnten die Ozeane sowie die Pflanzen an Land und im Meer bisher aufnehmen und so Tempo und Ausmaß des Klimawandels verringern.

 

Das CO2 löst sich im Meerwasser und verursacht dort verschiedene chemische Prozesse, die unter dem Begriff Ozeanversauerung zusammengefasst werden. Je mehr CO2 sich in der Atmosphäre befindet, desto höher ist die Kohlendioxid-Konzentration in den Ozeanen, vor allem in den oberen Meeresschichten. Dadurch sinkt der pH-Wert im Wasser – die Meere versauern. Durch die Versauerung der Ozeane ändern sich die Lebensbedingungen; besonders in den Ökosystemen der Polargebiete werden starke Veränderungen erwartet, da sich CO2 in kaltem Wasser besonders gut löst.

Innovationspotenzial

Dass Ozeane Kohlendioxid aufnehmen können, inspiriert Menschen dazu, das Meer zu nutzen, um überschüssiges vom Menschen verursachtes CO₂ aus der Atmosphäre zu entnehmen: mithilfe natürlicher oder technischer Lösungen. Natürliche Lösungen verbinden Meeres- und Klimaschutzmaßnahmen. Beispiele dafür sind die Renaturierung von Seegraswiesen und die Wiedervernässung der Küstenmoore. Technische Lösungen werden als Geo- oder Climate Engineering bezeichnet. Dazu zählen zum Beispiel Ozeandüngung und Ozeankalkung. Trotz ihres Klimaschutzpotenzials bergen technische Verfahren viele Risiken; ihre Wirksamkeit ist bisher nicht erwiesen. Um nachteilige Folgen für die Meere möglichst gering zu halten, prüft das Umweltbundesamt zum Beispiel Verfahren zu marinem Geo-Engineering auf der Hohen See entsprechend dem London-Protokoll.

Folgen

Mehr Säure, weniger Kalk

Zu Beginn der industriellen Zeit hatte das oberflächennahe Meerwasser einen pH-Wert von 8,2. Durch die Aufnahme von gelöstem CO2 ist dieser Wert seither um 0,1 gesunken und das Meerwasser saurer geworden – auch wenn es weiterhin leicht basisch ist, da eine Flüssigkeit erst ab einem pH-Wert unter 7 als sauer gilt. Hinter dieser kleinen Veränderung des pH-Werts verbirgt sich die Aufnahme großer CO2-Mengen. Das verdeutlicht auch dieses Beispiel: Enthielte das Meerwasser mehr als doppelt so viel gelöstes CO2 wie heute, wäre der pH-Wert um „nur“ 0,4 Einheiten niedriger.

 

Selbst kleinste Veränderungen im pH-Wert haben also große Auswirkungen auf die Chemie des Meerwassers. Denn verwandelt sich gelöstes CO2 im Wasser in Kohlensäure, werden Karbonationen gebunden, wodurch ein notwendiger Bestandteil zur Bildung von Kalk (Kalziumkarbonat) nicht mehr zur Verfügung steht. Die Leidtragenden dieser chemischen Veränderung sind verschiedene Organismen, wie Kalkalgen, Muscheln, Schnecken, Korallen und Fische. Sie benötigen Kalziumkarbonat, um Kalkschalen und -skelette zu bilden, aber auch für die Fortpflanzung und lebensnotwendige Stoffwechselprozesse.

Die langfristigen Folgen der Versauerung auf die Meereslebewesen sind noch nicht absehbar. Fest steht: Weltweit sind viele Menschen vom Ozean abhängig und müssen sich auf Veränderungen einstellen. Verschwinden beispielsweise tropische Korallenriffe, beeinflusst das nicht nur den Tourismus, es gefährdet auch die Nahrungsversorgung vieler Millionen Menschen sowie ihren Schutz vor Sturmwellen.

Innovationspotenzial

Neben der dringend erforderlichen Verringerung von Emissionen stehen Technologien für negative Emissionen (NETs) im Fokus, um die internationalen Klimaziele zu erreichen. Das EU-Projekt OceanNETs erforscht Machbarkeit und Auswirkungen möglicher ozeanbasierter NETs. Es bewertet zudem ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft und das Erdsystem sowie die Auswirkungen des Zusammenspiels von ozean- und landbasierten NETs.

Nordsee

Sicherer Verlust, unklarer Gewinn

Die Ozeanversauerung kann Meereslebewesen auf unterschiedliche Art beeinflussen, zum Beispiel den Stoffwechsel von Fischen und die Fortpflanzung von Muscheln. Forschungsergebnisse lassen erwarten, dass es neben vielen Verlierern der Versauerung einzelne Gewinner geben kann. Die biologische Vielfalt insgesamt nimmt aber aller Voraussicht nach deutlich ab – und dadurch auch die Anpassungsfähigkeit des Lebensraums Meer an die Folgen des Klimawandels. Denn je artenreicher ein Lebensraum ist, desto flexibler und stabiler kann er auf Veränderungen reagieren.

 

Dies betrifft auch die Nordsee. Viele ihrer Lebewesen können der Ozeanversauerung entgegenwirken. Diese Fähigkeit können sie jedoch verlieren, wenn sie gleichzeitig anderen Stressfaktoren wie Erwärmung, den Folgen von Überdüngung in den Ozeanen oder Verschmutzung ausgesetzt sind.

Kaltwasserkorallen auf dem Meeresgrund.

Kaltwasserkoralle

Die Kaltwasserkorallenart Lophelia pertusa kann unter Laborbedingungen den Folgen der Versauerung entgegenwirken, wenn gleichzeitig die Wassertemperatur um wenige Grad ansteigt. Ob dies auch im natürlichen Umfeld möglich sein wird, hängt vom Ausmaß der Klimawandelfolgen insgesamt ab.

Drei runde Kalkalgen, vergrößert in einer Lupenansicht und eingebettet in eine Meereslandschaft.

Kalkalge

Die Kalkalge Emiliania huxleyi gehört zu den Verlierern der Versauerung, da ihr Panzer aus dünnen Kalkschilden leicht angreifbar ist. Diese Art ist wichtig für den Transport von Kohlenstoff in die Tiefen des Ozeans – und damit für seine Fähigkeit, der Atmosphäre Kohlendioxid zu entziehen. Zudem setzt die Kalkalge das klimakühlende Gas Dimethylsulfid (DMS) frei.

Verschiedene Arten von Plankton in unterschiedlichen Formen, vergrößert in einer Lupenansicht und eingebettet in eine Meereslandschaft.

Plankton

Das winzige Piko-Phytoplankton und die Zooplankton-Art Oikopleura dioica profitieren von einer erhöhten Kohlendioxid-Konzentration im Wasser. Plankton ist die Nahrungsgrundlage für viele Meerestiere. Die Art Oikopleura dioica kann sich jedoch unter günstigen Bedingungen so schnell ausbreiten, dass sie das Nahrungsgefüge im Meer aus dem Gleichgewicht bringt.

Maßnahmen

CO₂-Ausstoß verringern, Schutzgebiete erweitern

Das Leben im Meer kann sich an veränderte Bedingungen in gewissem Umfang anpassen, braucht dafür aber genügend Zeit. Die derzeitige Ozeanversauerung nimmt jedoch zehnmal schneller zu als jemals zuvor. Hinzu kommen weitere erhebliche Belastungen durch den vom Klimawandel ausgelösten Temperaturanstieg, die Überfischung, die Folgen von Überdüngung für das Meer und die Verschmutzung durch gefährliche Stoffe sowie Plastikmüll.

 

Um die Ozeane zu schützen, müssen wir daher die internationalen Klimaschutzziele erreichen und den Ausstoß von CO2 schnellstmöglich verringern. Gleichzeitig müssen wir die Meere vor weiteren schädlichen Einflüssen wie etwa Verschmutzungen schützen. Denn je weniger Belastungen auf sie einwirken, umso eher kann sich die Meeresnatur an die bereits unvermeidbaren Veränderungen anpassen.

 

Weltweit setzt sich Deutschland dafür ein, dass mindestens 30 Prozent der Ozeane unter Naturschutz gestellt werden. Schutzgebiete in Antarktis und Arktis sollen die Meereslebewesen in den besonders stark von Ozeanversauerung betroffenen Polargebieten schützen. In Deutschland umfassen die 2020 eingerichteten Schutzgebiete in der Nordsee 7.900 Quadratkilometer. Hier fördert das Bundesumweltministerium unter anderem Maßnahmen zum Wiederaufbau von Riffen der europäischen Auster. Zudem ist Deutschland Mitglied der Internationalen Korallenschutzinitiative und unterstützt in diesem Rahmen auch Entwicklungsländer bei der Erhaltung und Wiederherstellung von Korallenriffen.

Besondere Chancen

Seegras ist eine der Arten, die von dem zusätzlichen Kohlendioxid im Meerwasser profitieren könnte und auch in den Küstengebieten von Nord- und Ostsee wächst. Pro Hektar können Seegräser bis zu doppelt so viel Kohlenstoff speichern wie Wälder an Land. Die Erwärmung der Meere und weitere Belastungen machen den Seegräsern allerdings zu schaffen. Daher müssen Meeres- und Klimaschutz Hand in Hand gehen, um Seegraswiesen zu schützen. Die internationale Initiative „Blue Carbon“ fördert die Erhaltung und Wiederherstellung von Seegraswiesen an den Meeresküsten, um CO₂ aus der Atmosphäre oder dem Meerwasser zu binden und so die Auswirkungen des Klimawandels zu verringern.

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