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Ozeanversauerung durch Kohlendioxid

Durch die Aufnahme von Kohlendioxid wird das Meerwasser saurer – eine Herausforderung für Lebewesen, die Skelette oder Gehäuse aus Kalk bilden wie Muscheln, Schnecken oder Korallen.

Eine Flügelschnecke vor schwarzem Hintergrund — Bei Flügelschnecken haben Forschende festgestellt, dass ihre Schalen Korrosions-Merkmale tragen. (Foto: Dirk Schories)

Wie für das Leben an Land, ist Kohlendioxid (CO₂) auch im Wasser lebenswichtig für Tiere und Pflanzen. Viele Meeresorganismen, wie Algen und Plankton, nutzen CO₂ für die Photosynthese. Dabei wandeln sie Kohlendioxid und Sonnenlicht in Energie und Sauerstoff um. Diese Organismen stehen dann am Anfang der Nahrungskette und dienen als Nahrungsquelle für viele andere Meerestiere.

CO₂ löst sich aber auch im Meerwasser und wird in Form von Kohlensäure gespeichert. Nimmt der Ozean also viel von dem vom Menschen freigesetzten Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf, kommt es zu grundlegenden Veränderungen in der Meereschemie.

Der Säuregehalt des Meeres

Was passiert also genau mit dem CO₂ im Wasser? Die Antwort: Karbonate werden bei der Kohlendioxidbindung im Oberflächenwasser verbraucht und sogenannte Wasserstoffkationen (Protonen) unter Umständen freigesetzt. Die Anzahl der freien Wasserstoffkationen wiederum bestimmt den Säuregehalt des Meerwassers. Je größer ihre Zahl ist, desto mehr Säure enthält das Wasser.

Gemessen wird die Konzentration der Wasserstoffkationen in einer Lösung mithilfe des sogenannten pH-Wertes. Er gibt an, wie sauer beziehungsweise basisch eine Flüssigkeit ist. Die pH-Wert-Skala reicht dabei von 0 (sehr sauer) bis 14 (sehr basisch). Das bedeutet, je mehr Wasserstoffkationen in einer Lösung vorhanden sind, desto kleiner ist der pH-Wert.

Der mittlere pH-Wert der Meeresoberfläche ist seit Beginn der Industrialisierung von 8,2 auf 8,1 gesunken. Dieser vermeintlich kleine Schritt auf der logarithmischen pH-Skala entspricht einem realen Anstieg des Säuregehalts um 26 Prozent – eine Veränderung, wie sie die Weltmeere und ihre Bewohner in den letzten Jahrmillionen nicht erlebt haben.

Folgen des sauren Wassers für die Meeresumwelt

Nahaufnahme einer gebleichten Koralle im Great Barrier Reef vor Australien. Korallen bleichen vor allem bei zu warmen Wassertemperaturen, gleichzeitig setzt ihnen aber auch die zunehmende Säure im Meerwasser zu. (Foto: The Ocean Agency / Ocean Image Bank)

Die zunehmende Versauerung der Meere wirkt sich auf verschiedene biologische Prozesse aus und somit auf das Leben vieler Meeresbewohner. Durch die abnehmende Verfügbarkeit von Karbonaten fällt es vor allem kalkbildenden Organismen wie Korallen, Muscheln, Flügelschnecken und Kammerlingen schwerer, ihre Kalkschalen oder -skelette zu bauen. Diese werden dünner und zerbrechlicher. Von Stachelhäutern wie Seeigeln und Seesternen weiß man, dass sie mit zunehmender Versauerung weniger wachsen und früher sterben. Fische sind vor allem als Embryo im Ei sowie als Larve gefährdet. In beiden frühen Entwicklungsstadien besitzen die Tiere nämlich noch keine funktionierende Säure-Base-Regulation.

Unklar ist bislang auch, in welchem Umfang sich die verschiedenen Meereslebewesen an die Ozeanversauerung anpassen können. Einzellige Algen und kleines Zooplankton mit kurzen Fortpflanzungszyklen scheinen besser gewappnet zu sein als größere Lebewesen mit langen Reproduktionszyklen.

CO₂ ist also einerseits lebensnotwendig für Meeresorganismen, andererseits kann ein Ungleichgewicht durch zu viel CO₂ im Wasser das marine Ökosystem empfindlich stören.