NaturschutzAnmut in Gefahr

Eine unsichtbare Form der Verschmutzung bedroht die Meere: Versauerung. Dramatisch sind die Folgen für marine "Geistwesen" wie die Flügelschnecke. von 

Ulf Riebesell fehlt einfach ein Eisbär. Forscher, die sich mit dem Klimawandel in der Atmosphäre auseinandersetzen, haben es besser. Ihnen steht mit Ursus maritimus ein erstklassiges Symboltier zur Verfügung. Der Sympathieträger schafft es, die Menschheit zu sensibilisieren: Achtung, Treibhaus, zu viel Kohlendioxid! Wer einen Eisbär auf treibender Eisscholle sieht, erkennt sofort die Botschaft: Wird es noch wärmer, dann hat der Räuber ein Problem.

Wie aber sollte dem Meeresforscher Riebesell Ähnliches gelingen? Er befasst sich mit den Veränderungen, die infolge des Klimawandels in den Ozeanen vor sich gehen. Ihn kümmern Pflanzen und Tiere, die fernab der menschlichen Wahrnehmung leben – und auch ein Treibhausgasproblem haben. Weit und breit kein Pelzwesen, das Mitleid erzeugen könnte. Die wenigsten seiner Schützlinge sehen aus, als könnten sie das Herz der Menschen erwärmen. »Für Algen interessiert sich doch keiner«, sagt der Wissenschaftler von Geomar, dem Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. Der submarinen Fauna und Flora macht unser CO2-Ausstoß nicht weniger zu schaffen als dem bekannten Leben oberhalb des Wasserspiegels. Aber mit gestressten Kalkalgen die Öffentlichkeit aufrütteln? Schwierig.

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Bald dürfte Riebesells Problem jedoch gelöst sein. Er hat ein Symboltier gefunden. Es könnte den Menschen deutlich machen, welche Schätze gefährdet sind. Sorgen wir uns nicht um die Zukunft der Weltmeere, dann geht es Limacina helicina an den Kragen. Oder ihrer nahen Verwandten Cuvierina columnella. Im Mittelmeer Cavolinia inflexa, in der Antarktis Clio pyramidata. Anmutig schweben die Flügelschnecken durch die Tiefen der Ozeane. Und weil sie (von Unterwasserkameras angeblitzt) vor nachtschwarzem Hintergrund so engelsgleich wirken, haben sie einen Kosenamen voller Sinnlichkeit erhalten: Angels of the Sea. Mit den marinen »Geistwesen« steht Riebesell endlich ein Symboltier zur Verfügung, um die Folgen des Klimawandels unter Wasser darzustellen: »Die Flügelschnecke könnte mein Eisbär sein.«

Die Tiere aus der Tiefsee gehören zu den leidtragenden Spezies, wenn die ökologische Belastung der Ozeane anhält. Und mit ihnen als Botschaftern, hofft Riebesell genauso wie seine Kollegen vom Geomar in Kiel, bestehe die Chance, die Menschen neugierig zu machen. Dann wollen sie vielleicht wissen, was es mit dem Umweltproblem auf sich hat, das die Flügelschnecke bedroht.

Es handelt sich um die Versauerung der Meere. Sie ist messbar im Absinken des pH-Werts. Diese Form der Ozeanverschmutzung ist auf den ersten Blick unsichtbar. Anders als bei Ölkatastrophen, gibt es von ihren Folgen keine spektakulären Bilder. Das ist das eine Problem. Das zweite: Die Erforschung von Ursache und Wirkung ist schwierig, weil die Zerstörung nicht eine konkrete Tierart plötzlich dahinrafft, sondern komplexe submarine Wohngemeinschaften subtil aus dem Gleichgewicht bringt.

In dieser Wohngemeinschaft finden wir zum Beispiel Korallen. Sie leben mit Zooxanthellen zusammen. Die einzelligen Algen betreiben Fotosynthese, beliefern die Korallen mit Energie und sorgen selbst für das bunte Erscheinungsbild der Riffe. Wird den Algen das Wasser zu warm, geraten sie in Stress und produzieren Giftstoffe – was wiederum die Korallen stresst. Um nicht an Vergiftung zu sterben, stoßen die ihrerseits die Zooxanthellen ab. Das rettet sie zwar kurzfristig, kehren aber die WG-Partner nicht innerhalb weniger Wochen zurück, ist es um die Korallen geschehen – sie verhungern.

In welcher Form die Versauerung den marinen Lebensraum in Mitleidenschaft zieht, ist nicht einmal den Meeresbiologen klar. Um das Phänomen zu untersuchen, startete 2009 das Verbundprojekt Bioacid (Biological Impacts of Ocean Acidification). Unter Führung der Kieler Geomar-Forscher sind mehr als 100 Wissenschaftler von 14 deutschen Institutionen beteiligt. Vor einem Monat läuteten die Forscher in Kiel die zweite, erneut auf drei Jahre angelegte Projektphase ein. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Arbeiten mit 8,77 Millionen Euro.

Der Öffentlichkeit ist noch weitgehend unbekannt, worum es sich bei dem laut Bioacid »anderen Kohlendioxid-Problem« überhaupt handelt. Seine Ursache liegt in den riesigen Kohlenstoffmengen, die der Mensch seit der Industrialisierung freigesetzt hat. CO2 bleibt nicht ewig in der Atmosphäre. Von den 440 Milliarden Tonnen Kohlendioxid, die wir im 19. und 20. Jahrhundert beim Verfeuern von Kohle, Gas und Öl in die Atmosphäre pusteten, haben die Pflanzen einen großen Teil zu Sauerstoff verarbeitet und den Kohlenstoff in ihren Stämmen eingelagert.

Auch die Weltmeere sind ständige CO2-Abnehmer. Rund die Hälfte des seit der industriellen Revolution freigesetzten Kohlendioxids nahmen die Ozeane auf. Dies hat günstige Folgen für uns: Die Meere verlangsamen die globale Erwärmung. Doch diese Pufferleistung bezahlt die Natur teuer. Das im Meerwasser gelöste CO2 reagiert zu Kohlensäure, was den Säuregrad erhöht.

Wie groß diese Verschiebung ist, kann man an der pH-Skala ablesen. An ihr lässt sich die Konzentration der Wasserstoffionen im Wasser feststellen, also der Säureteilchen. Und dieser Wert hat sich in den vergangenen eineinhalb Jahrhunderten um 0,1 bis 0,15 pH-Einheiten verschoben. Dies bedeutet: Ein deutliches Plus an Ionen hat den pH-Wert gesenkt – das Wasser ist saurer geworden. Eine Verschiebung des pH-Werts von gut 8,2 auf knapp 8,1 mag sich im ersten Augenblick unspektakulär anhören. Da es sich allerdings um eine logarithmische Skala handelt, ist der Unterschied immens. Die Säuremenge im Meerwasser hat bis heute (in 150 Jahren) um 30 Prozent zugenommen.

Das wiederum bedeutet, dass wir beim Emittieren von Treibhausgasen ein epochales Tempo angeschlagen haben. Betrachten wir die vergangenen Jahrmillionen, dann ist die Rate, mit der wir die Ozeane heute mit CO2 versauern, zehnmal so hoch wie in anderen Epochen mit einem erhöhten CO2-Anteil in der Atmosphäre.

Was aber hat die engelsgleiche Flügelschnecke damit zu tun, die sich mit sanften Schlägen gemächlich durch das kalte Wasser bewegt, auf der Suche nach ihrer Leibspeise, den Algen? Was empfahl dieses anmutige Wesen für die Rolle, die der Geomar-Forscher Riebesell zu vergeben hatte: Symbol zu sein für die abstrakteste Form der Ozeanzerstörung?

Ganz einfach: Die Flügelschnecke lebt vom Kalk, der im Wasser gelöst ist. Säure und Kalk aber vertragen sich nicht. Die Säure löst Kalk, sie macht so jenen Lebewesen zu schaffen, die in ihren Körpern Kalk einlagern – Algen, Korallen und Weichtieren wie der Flügelschnecke.

Das Problem beginnt damit, dass im sauren Meerwasser mehr Wasserstoffionen unterwegs sind. Diese lösen eine Kette von Reaktionen aus, an deren Ende für die Flügelschnecke weniger Karbonationen übrig bleiben. Gerade diese sind jedoch die Grundsubstanz für die Bildung von Kalk – dem täglich Brot von Flügelschnecke und Co. Jedem Tier, das eine Kalkschale oder ein Kalkskelett aufbauen will, mangelt es mit zunehmender Versauerung an Nachschub. Funde zeigen, dass das Problem nicht mehr nur theoretisch existiert. Im Südpolarmeer stießen Wissenschaftler auf Plankton, dessen Schalen 35 Prozent leichter waren als die von Vergleichsfunden in Sedimentkernen aus der Zeit vor der Industrialisierung. Die Kleinsten, ganz unten in der Nahrungskette, scheinen als Erste betroffen zu sein.

Sollten die weltweiten CO2-Emissionen unverändert steigen, rechnen die Kieler Wissenschaftler damit, dass der pH-Wert der Meere bis zum Ende dieses Jahrhunderts um weitere 0,4 Einheiten sinkt. Damit wäre er niedriger als je zuvor in den vergangenen 20 Millionen Jahren.

Die Folgen lassen sich dort erforschen, wo schon heute die Säurewerte ein hohes Niveau erreichen. Ein solches Fenster in die Zukunft tut sich vor Neapel auf. Der vulkanische Untergrund entlässt an manchen Stellen Kohlendioxid, das den pH-Wert des Wassers um einige Zehntelgrad gesenkt hat. An diesen (natürlich entstandenen) Stellen ist die Artenvielfalt erheblich kleiner. Zu einem ähnlichen Befund kamen vor einem Jahr Wissenschaftler des Bremer Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie. Sie untersuchten drei natürliche Kohlendioxidquellen vor Papua-Neuguinea. »Nicht nur die Korallen litten unter dem gestiegenen Kohlendioxidgehalt, auch andere Kalkbildner wie Foraminiferen und bestimmte Algen gingen deutlich zurück«, stellte der Meeresbiologe Martin Glas fest. Zu den wenigen Gewinnern einer Säureschwemme dürfte dagegen das Seegras gehören – je tiefer der pH-Wert, desto mehr wuchert das submarine Grünzeug.

Es gibt einen Ort auf der Welt, an dem die Versauerung bereits für Menschen spürbar wird – weil sie wirtschaftlichen Schaden anrichtet. An der Westküste der USA hat die Krustentierindustrie einen massiven Rückgang verzeichnet, weil es zunehmend schwerfiel, die mit Meerwasser versorgten Larven aufzuziehen. Das Phänomen des Wachstumsstopps trat immer dann auf, wenn saures Tiefenwasser aufstieg. Seit Kurzem messen pH-Sensoren ständig die Wasserqualität. Überschreitet diese einen gewissen Säurelevel, wird dem Meer kein Wasser für die Zuchtfarmen mehr entnommen. Erst wenn die Qualität wieder stimmt, versorgen die Pumpen den Nachwuchs von Austern und Schnecken wieder mit frischem Nass.

Am Beispiel ihres Symboltiers Flügelschnecke wollen die Kieler Forscher zeigen, wie global sich Versauerung auswirken könnte. Es geht nämlich nicht nur um eine zierliche Spezies, der ein paar sensible Biologen im Fall ihres Verschwindens nachtrauern würden. Mit dem Angel of the Sea fiele ein Bindeglied in der Nahrungskette weg. Dies hätte Folgen für seine Fressfeinde: Seevögeln und Lachsen fehlte eine wichtige Nahrungsquelle.

Über die grundsätzlichen Folgen eines solchen Ausfalls in der Nahrungskette sind sich die Forscher allerdings uneins. Ian Joint vom Plymouth Marine Laboratory gehört zu den sogenannten Optimisten. Er erforscht die Mikrobiologie der Meere und stellt fest, dass die ökologischen Funktionen erhalten bleiben: Fällt ein Organismus weg, übernehmen andere seine Nische. Die Artenvielfalt wird zwar eine andere – der Ozean aber bleibt produktiv.

Eine Verödung der Meere befürchtet dagegen Jeremy B.C. Jackson, prominentester Vertreter der »Pessimisten«. Der Meeresökologe aus La Jolla glaubt nicht nur, dass in 30 Jahren alle Korallenriffe verschwunden sein werden, sondern er hält allgemein Überfischung, Nährstoffanreicherung und Versauerung für jene drei Faktoren, die dafür sorgen, dass höher entwickelte Lebewesen als Erste wegbrechen. Nach und nach entstünden primitivere Ökosysteme. Diese Entwicklung fasst er unter dem unappetitlichen Begriff the rise of slime zusammen – in seinen Zukunftsszenarien übernehmen unterkomplexe Lebensformen die Macht.

Im Schleim muss die Meeresfauna allerdings nicht zwingend enden. Es gibt auch Hoffnung, dass sich zumindest einige Arten anpassen. Ein Langzeitexperiment der Geomar-Forscher hat ergeben, dass einige Kaltwasserkorallen der Versauerung standhalten. Ausgerechnet die am weitesten verbreitete Art Lophelia pertusa wuchs unverdrossen weiter, trotz abgesenkten pH-Werts im Versuchsbecken. »Diese Steinkorallenart wächst selbst in korrosivem Wasser weiter, sofern man ihr Zeit lässt, sich auf die neuen Lebensbedingungen einzustellen«, sagt Ulf Riebesell.

Wenn es allerdings um sein Symboltier Flügelschnecke geht, ist der Kieler Wissenschaftler, seit Februar Leibniz-Preisträger, weniger optimistisch. Bleibt unser CO2-Ausstoß auf dem heutigen Niveau, dürfte in den Polarregionen der Ozeane die Karbonatuntersättigung in 100 Jahren ein Niveau erreicht haben, das die Gegend für die meisten kalkhaltigen Lebewesen unbewohnbar macht. Es fehlte ihnen schlicht der Stoff zum Wachsen. Die Nahrungskette wäre an der Basis geschädigt, die Flügelschnecke verloren.

Diesen Artikel finden Sie als Audiodatei im Premiumbereich unter www.zeit.de/audio

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Leserkommentare
    • Kath_E
    • 22. Dezember 2012 0:17 Uhr

    Sehr interessant. Aber die Shell-Werbung dazwischen fand ich wirklich etwas unpassend. ;)

    3 Leserempfehlungen
    • rt
    • 22. Dezember 2012 11:17 Uhr

    Förderung von Ressourcen in immensem Ausmaß und mit fragwürdigen Methoden,Zerstörung von Naturräumen, Emissionen in Athmosphäre, Wasser und Boden, ...
    Die Natur (zu der schließlich auch der Mensch gehört) kann gar nicht anders, als die auf sie einwirkenden Änderungen auszugleichen.
    Wie genau diese Reaktionen aussehen werden - mit welchen Konsequenzen für welche Arten - kann derzeit wohl niemand mit Bestimmtheit vorhersagen.
    Im Zweifelsfall arrangiert man sich mit der Natur - was ja ohne elementare Einschränkungen ohne weiteres möglich ist - oder man riskiert ein waghalsiges Abenteuer mit unbestimmtem Ausgang.

    2 Leserempfehlungen
  1. Ein sehr schöner und gut recherchierter Artikel, den ich letzte Woche schon in der Printausgabe bewundert habe. In der öffentlichen Diskussion werden die Ozeane leider etwas vergessen, obwohl dort m.E. die massivsten Veränderungen zu erwarten sind.

    Ergänzend empfehle ich noch den Vortrag von Ken Caldeira auf der AGU-Tagung letzten Monat, Kurzzusammenfassung:

    Ab etwa 550 ppm atmosphärischer CO2-Konzentration sind die Riffe der Welt wohl verloren. Bei einer Politik des "weiter so" könnte diese etwa Mitte des Jahrhunderts erreicht sein.

    3 Leserempfehlungen
    • Mika B
    • 29. Dezember 2012 12:28 Uhr

    Nicht Falsch verstehen ich bin kein "Klimaleugner", ja das Klima wandelt sich und das ist auch teilweise durch die Menschen Verursacht.
    Nur ist das CO2 längst nicht die alleinige Ursache dafür, aber CO2 ist so schon "Unpersönlich" für Politik oder Industrie Lobby.
    Ich sehe das indirekt als Werbung für die CO2-Steuer welche den Bürger nun noch oben "Draufgedrückt" werden soll, weil er beim Benzinpreis ect. schon "Rebellisch" wird.
    Alles wirklich nur zum Wohle der Natur oder doch mehr für das Europäische Steuersäckel und neuen Speckulationsobjekten der Börsen ?

    3 Leserempfehlungen
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    > Nur ist das CO2 längst nicht die alleinige Ursache dafür,

    Das behauptet auch niemand.
    Allerdings ist CO2 die Hauptursache. Googlen Sie mal Klimasensitivität und/oder Kirchhoffsches Strahlungsgesetz. Auch Wikipedia hilft Ihnen hier weiter.

    > Ich sehe das indirekt als Werbung für die CO2-Steuer welche
    > den Bürger nun noch oben "Draufgedrückt" werden soll, weil
    > er beim Benzinpreis ect. schon "Rebellisch" wird.

    Die Diskussion um den Klimawandel gibt es seit Ende des 19. Jahrhunderts. Seit Jahrzehnten ist klar, dass CO2 der Hauptverursacher ist. Wenn Politiker nur eine Steuer einführen wollten, dann hätten sie längst eine "Abgassteuer", eine "Ringelsockensteuer" oder sonst etwas neu einführen oder eine bestehende Steuer anheben können.

  2. Was hier geschrieben ist.

    Aber konkret wird nichts getan.

    Das Thema ist schon lange auf der Agenda.Man redet auch mal drüber, man empört sich sogar. Immer, mit 0 Ergebnis, bis zum nächsten Meeting.

    Die Verschmutzung der Meere, Seen, Flüssen, ist wesentlich schlimmer, als der Klima Wechsel.

    Die Erde ist ein Wasser Planet.

    Eine Leserempfehlung
  3. Nach unserem Stand des Wissen lag der CO2 Anteil der Atmosphäre, in der Trias-, Jura- und Kreidezeit (vor ca. 150-300 Mio Jahren), bei mehreren 1000 Volumen parts per million (Vppm) [heute: ca. 350 Vppm]. Somit müsste nach diesem Artikel in dieser Zeit die Meere total übersäuert gewesen sein, was natürlich nicht der Fall war.

    Ebenso darf man nicht vergessen, dass die Löslichkeit von Gasen bei höherer Wassertemperatur abnimmt. Somit muss bei einer globalen Erwärmung der CO2 Gehalt in den Gewässern gleich bleiben bzw. abnehmen (chemisches Gleichgewicht) und somit werden die Meere bei der globalen Erwärmung nicht saurer.

    Somit stellt sich die Frage, ob die Wissenschaft bisher überhaupt in der Lage ist, qualitativ und quantitativ den komplexen Zusammenhang zwischen CO2, Klimawandel, Sonnenaktivität, etc. zu beschreiben geschweige dem zu berechnen.

    Ein interessante Untersuchung ist zu Bsp. der Zusammenhang zwischen kosmischer Strahlung und der daraus einhergehende Wolkenbildung.

    Eine Leserempfehlung
  4. 1. Wasser das sich erwärmt gibt Co2 an die Luft ab, nicht umgekehrt.
    2. Wasser mit einem PH Wert von 8,2 ist an der oberen Grenze der Aufnahmefähigkeit von Co2.
    3. Wasser kann Co2 überhaupt nur aufnehmen bei PH Werten zwischen 4 und 8,2.
    4. Widersprechen sich die Theorie des abreissenden Golfstroms durch Süsswassereintrag mit dieser Theorie, da Süsswasser welches sich mit Meerwasser vermischt, nach Salzgehalt Ausgleich strebt und so die Sättigung bei PH 8,2 aufhebt und so das Wasser erst wieder Co2 Aufnahmefähig macht. "obwohl die Ozeane stark an Calciumcarbonat übersättigt sind"(Link2)

    Im übrigen Saures Wasser hat einen PH Wert unter 7. Basisches Wasser hat einen PH Wert über 7. Unser Trinkwasser hat meist einen PH Wert um 7,5 das liegt daran das es zuerst Osmotisiert und dann wieder auf gesalzen wird, also mineralisiert.

    Das wichtigste ist aber die Temperatur, umso kälter Wasser ist umso mehr Co2 kann es aufnehmen.

    http://www.physik.uni-reg...

    http://www.chemiedidaktik...

    http://www.ethlife.ethz.c...

    Dieser Artikel ist nur falscher Alarm aber wenigstens ehrlich genug in einem Nebensatz zu erwähnen worum es geht;
    "Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Arbeiten mit 8,77 Millionen Euro."

    4 Leserempfehlungen
    Reaktionen auf diesen Kommentar anzeigen

    den Tatsachen entsprechend wunderschön kommentiert.

    • Flari
    • 29. Dezember 2012 19:33 Uhr

    "Wasser das sich erwärmt gibt Co2 an die Luft ab, nicht umgekehrt."

    Das gilt nur, wenn alle anderen Faktoren gleich bleiben.
    Ebenso wie gilt, dass wenn nur der CO2-Gehalt der Luft steigt, sich der Eintrag ins Wasser erhöht.
    Sie sollten mal etwas über Dampfdruck u.ä. lesen.

    "Wasser mit einem PH Wert von 8,2 ist an der oberen Grenze der Aufnahmefähigkeit von Co2."

    Wieso sollte da eine Grenze sein?
    Wie kommen Sie darauf?
    Haben Sie Ihren zweiten Link nicht gelesen oder nicht verstanden?
    Durch hohen CO2-Eintrag wurde dort der ph-Wert auf Werte um 4,2 gebracht.
    Oder das mehr CO2 weniger ph bedeutet?

    "Wasser kann Co2 überhaupt nur aufnehmen bei PH Werten zwischen 4 und 8,2."

    Auch das ist u.a. druck- und temperaturabhängig.
    Und glauben Sie, dass eine Seifenlauge mit ph 9-10 kein CO2 aufnehmen kann?

    "Widersprechen sich die Theorie des abreissenden Golfstroms durch Süsswassereintrag mit dieser Theorie, da Süsswasser welches sich mit Meerwasser vermischt, nach Salzgehalt Ausgleich strebt und so die Sättigung bei PH 8,2 aufhebt und so das Wasser erst wieder Co2 Aufnahmefähig macht."

    Was um "Gottes Willen" verschwurbeln Sie denn da?
    Was hat das Meersalz mit dem ph-Wert zu tun?
    Die allermeisten "gewöhnlichen" Salze ändern den ph-Wert von Wasser absolut minial.
    Natriumchlorid, über 86% des Meersalzes, überhaupt nicht!

    Fortsetzung ==>

    • Flari
    • 29. Dezember 2012 19:35 Uhr

    Und was soll das mit dem Golfstrom zu tun haben?
    Der wird auch nicht "abreissen"!
    Aber durch arktisches "leichtes" süsseres Wasser kann er durch seine Schwere aufgrund des hohen Salzgehalts früher die Kurve kratzen und/oder nach unten abtauchen.
    Beides relativ blöd.

    "Im übrigen Saures Wasser hat einen PH Wert unter 7. Basisches Wasser hat einen PH Wert über 7."

    Der ph-Wert ist sehr abstrakt für einfache Leute.
    Erst einmal sagt er null über den CO2-Gehalt von Wasser aus, wenn nicht alle Faktoren, sprich auch alle anderen Inhaltsstoff bekannt sind.
    Sauer nach ph-Wert kann man auch nicht einmal schmecken.
    Und selbst gezuckerte Cola ist phsikalisch extrem sauer!

    "Dieser Artikel ist nur falscher Alarm aber wenigstens ehrlich genug in einem Nebensatz zu erwähnen worum es geht;
    "Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt die Arbeiten mit 8,77 Millionen Euro.""

    Sie sind nur "SAUER", dass es Leute gibt, die mehr wissen!
    Ich bin froh, dass es die gibt!

  5. den Tatsachen entsprechend wunderschön kommentiert.

    Eine Leserempfehlung
    Antwort auf "Unlogische Annahmen"

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