Wie steht es am Ende des Jahrhunderts um die Meere? Prognosen darüber reichen von einer veränderten Artenvielfalt bis hin zu einem Meer ohne höhere Organismen.

Nach genaueren Antworten sucht ein internationales Forscherteam im schwedischen Gullmarfjord, knapp 100 Kilometer nördlich von Göteborg. "Der steigende Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre führt nicht nur zu einem Anstieg der Temperaturen, sondern auch zu einer Versauerung der Meere", sagt Ulf Riebesell vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel.

Derzeit nehmen die Ozeane rund ein Viertel der jährlichen Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre auf und wandeln das Gas im Wasser in Kohlensäure um. Die Folge: Der pH-Wert der Ozeane geht zurück, in den vergangenen 150 Jahren von 8,2 auf 8,1. Das erscheint wenig zu sein, doch die Werte sind auf einer logarithmischen Skala aufgetragen. Tatsächlich hat die Säuremenge im Wasser um etwa 30 Prozent zugenommen.

Darüber welche Folgen das für die Tiere und Pflanzen im Meer hat, weiß man wenig. Fast alle Erkenntnisse stammen aus Laborversuchen und sind auf einzelne Arten beschränkt. "Im Labor können wir nicht alle Aspekte eines Ökosystems abbilden. Wie komplexe Lebensgemeinschaften auf die Versauerung reagieren und ob es eine Anpassung an die veränderten Umweltbedingungen gibt, lässt sich deshalb nicht beantworten", sagt Riebesell. Deshalb werden die Auswirkungen des saureren Wassers jetzt direkt im Meer erforscht – in Gullmarfjord am Skagerrak im Südwesten Schwedens.

Dort wird in "Mesokosmen" die saurere Zukunft simuliert. Damit bezeichnen die Wissenschaftler undurchlässige Schläuche, die 19 Meter in die Tiefe reichen und dabei rund 55.000 Liter Wasser samt Lebensgemeinschaft einschließen. "Wir lassen das Ökosystem weitgehend natürlich, nur die Nahrungskette wird beschnitten", sagt Riebesell. Oberhalb der Quallen und Fischlarven ist Schluss. Der Einfluss von größeren Räubern wäre bei den knappen Platzverhältnissen kontraproduktiv. Fünf der zehn abgeschirmten Ökosysteme haben die Forscher mit CO2 angereichert, um den sauren Ozean der Zukunft zu simulieren.

Besonders die Reaktion der Planktongemeinschaft interessiert sie. Mit Generationszeiten von ein bis zwei Tagen eignen sich die Mikroorganismen gut für die Beobachtung möglicher Anpassungsprozesse, sagt der Meeresbiologe. "100 Generationen sind ein evolutionsrelevanter Zeitraum, in dem sich die Organismen auf die erhöhten Kohlendioxidgehalte einstellen könnten."

Erste Hinweise auf eine Anpassung hat man bereits im Labor gefunden, berichtet Riebesell. So scheinen sich einzellige Kalkalgen teilweise auf die Meeresversauerung einzustellen. Auch bei einigen Kaltwasserkorallen und Seepocken wurden Anpassungen beobachtet. Aus diesen Befunden positive Rückschlüsse für größere Arten zu ziehen, wäre jedoch falsch, meinen die Forscher. Eine hohe Populationsdichte und kurze Generationszeiten, wie sie für kleine Lebewesen typisch sind, ermöglichen eher eine evolutionäre Anpassung. Langlebige Arten mit weniger Nachkommen haben es deutlich schwerer.

Algen wuchern im sauren Milieu

Eine genauere Vorstellung haben die Biologen hingegen von den Gewinnern und Verlieren der Meeresversauerung. Zu den Profiteuren gehören vor allem Algen, die Photosynthese betreiben, wie der Meeresbotaniker Kai Bischof von der Universität Bremen berichtet. "Durch einen höheren Kohlendioxidgehalt im Wasser fällt die Photosynthese leichter. Davon profitieren neben Algen auch Seegräser und Phytoplankton."

Verlierer sind Organismen, deren Schalen und Skelette aus Kalk bestehen. Dazu gehören neben Schnecken und Muscheln auch größeres Plankton und Korallen. Gerade leicht lösliche Kalksorten wie Aragonit werden durch den niedrigeren pH-Wert angegriffen. "Bisher ist Kalk einer der wichtigsten Bausteine in den Meeren", sagt Bischof. "Im Zuge der Versauerung könnten die bewährten Konstruktionen instabiler werden und der Energiebedarf für ihre Bildung steigen."

Letzteres haben Kieler Forscher bei Miesmuscheln beobachtet. Sie können zwar auch in saurerem Wasser wachsen und Kalkschalen bilden, allerdings nur mit ausreichend Nahrung. Das könnte ein Indiz dafür sein, dass eine bessere Futterverfügbarkeit den "Säurenachteil" wenigstens teilweise ausgleichen könnte.