Versauerung der Ozeane

Neben der Erderwärmung ist die Versauerung der Ozeane ein weiteres ernst zu nehmendes Problem des Klimawandels. Schauen wir uns an, wie es zur Übersäuerung der Meere kommt und welche Auswirkungen das Ganze auf die Meereslebewesen und schließlich auf uns Menschen hat.

Was bedeutet Ozeanversauerung?

Wir Menschen jagen immer mehr Kohlendioxid (CO₂) in die Atmosphäre. Etwa ein Drittel davon nehmen die Meere auf. In der Luft ist Kohlendioxid als Treibhausgas für die Klimaerwärmung verantwortlich, im Wasser löst es chemische Reaktionen aus und sorgt für einen sinkenden pH-Wert, also eine Versauerung.

Was ist der pH-Wert und wie wird er ermittelt?

Der pH-Wert zeigt an, wie sauer oder basisch eine Lösung ist. Dazu wird die Konzentration der Wasserstoff-Ionen in einer Lösung bestimmt.

• Säuren erzeugen bei der Reaktion mit Wassermolekülen Wasserstoffionen (H⁺).
• Basen erzeugen bei der Reaktion mit Wassermolekülen Hydroxidionen (OH^–).
• Sind genau gleich viele bzw. keine ionisierten Wassermoleküle vorhanden, handelt es sich um eine neutrale Lösung.

Messen lässt sich der pH-Wert zum Beispiel mit sogenannten pH-Papierstreifen, die beim Eintauchen in eine Flüssigkeit eine bestimmte Farbe annehmen. Es gibt insgesamt 14 Stufen. Ein pH-Wert von 7 gilt als neutral. Werte unter 7 gelten als sauer, Werte über 7 als basisch. Die Skala ist logarithmisch, das heißt, der pH-Wert 4 ist zehnmal so sauer wie der pH-Wert 5 und bereits hundertmal so sauer wie der pH-Wert 6.

Schätz doch einmal, wie sauer oder basisch die folgenden Stoffe sind. Ziehe sie in die richtigen Felder.

Wie hat sich der pH-Wert im Meer verändert?

Während der durchschnittliche pH-Wert der Ozeane viele Jahrtausende (wenn nicht Jahrmillionen) relativ konstant bei pH 8,25 lag, ist er seit Beginn der Industrialierung auf unter pH 8,1 gesunken. Das klingt vielleicht nicht nach viel, ist bei einem logarithmischen Wert aber eine Steigerung um etwa 30 Prozent.

In oberen Wasserschichten ist der pH-Wert natürlicherweise am höchsten, weil diese Schichten mit Kalk (z. B. von den Schalen toter Organismen) übersättigt sind. H⁺-Ionen werden hier durch gelöste Kalkpartikel (Kalziumkarbonat: CaCO₃) gebunden. Je höher die Konzentration an Kalziumkarbonat, desto mehr H⁺-Ionen werden neutralisiert.

Da kaltes Wasser mehr Gase aufnehmen kann als warmes, sind arktische Gewässer durch die höhere CO₂-Konzentration von der Übersäuerung am stärksten betroffen. Durch die Meeresströmungen verteilt sich das CO₂ aber mit der Zeit.

Abhängig von der Region liegt der pH-Wert in einer Wassertiefe von 50 Metern heute zwischen 7,9 und 8,25. Je tiefer man kommt, desto niedriger wird der pH-Wert, unterhalb von 3000 Metern ist er relativ konstant.

Wie entsteht CO₂ und wie kommt es ins Meer?

Kohlendioxid entsteht als Endprodukt bei Verbrennungen. Ein Großteil fällt bei der Gewinnung von Energie durch fossile Brennstoffe an. In unserer Atmosphäre liegt die Konzentration an Kohlendioxid inzwischen bei über 400 ppm (ppm = Teilchen pro Million). Vor der Industrialisierung lag der Mittelwert bei etwa 280 ppm.

Wie beeinflusst die Ozeanversauerung die Meereslebewesen?

Die Tiere der Meere sind an den jeweils üblichen pH-Wert ihres Lebensraumes angepasst. Eine Änderung ist mit schwerwiegenden Folgen verbunden.

Lebewesen wie Muscheln, Schnecken, Korallen, Stachelhäuter sowie bestimmte Plankton-Arten sind von der Ozeanversauerung als Erste betroffen: Sie sind nicht mehr in der Lage, ihre Schutzhüllen bzw. Kalkskelette zu bilden. Das dafür benötigte Kalziumkarbonat wird zum Neutralisieren der H⁺-Ionen benötigt und ist somit nicht mehr für die Biomineralisation verfügbar.

Jede Art hat aber ihre Aufgabe im Ozean, sei es als Nahrung, Lebensraum oder zum Reinigen der Meere. So hätte ihr Rückgang oder Verschwinden schwerwiegende Folgen für die zahlreichen von ihnen abhängigen Meeresbewohner.

Andererseits leiden nicht alle Meeresbewohner unter der Versauerung der Meere. Seegras, Algen und Quallen würden von einem niedrigeren pH-Wert profitieren.

Können sich die Tiere nicht anpassen?

Korallen sind Lebensraum für viele Tiere (Foto: Bernd Nies)

Meeres-Organismen versuchen durch verschiedene Maßnahmen, ihre innere Säure-Basen-Balance wiederherzustellen. Die dabei aufgewendete Energie geht aber zulasten von Wachstum und Reproduktion, das ist also auch keine dauerhafte Lösung. Bei Austern stellte man zum Beispiel fest, dass die zusätzlich aufgebrachte Energie für das Schalenwachstum dazu führt, dass die Tiere insgesamt kleiner bleiben und so leichte Beute für ihre Fressfeinde sind.

Bei einer allmählichen Versauerung könnte sich eine Tierart an die veränderten Bedingungen anpassen. Mit der Zeit würden sich zufällige Mutationen durchsetzen. Mit allmählich meint man aber einen Zeitraum von mehreren zehntausend Jahren. Das rasante Tempo, mit dem die menschengemachte Übersäuerung der Meere voranschreitet, bietet den Lebewesen jedoch keine Chance für eine Anpassung. Seit Beginn der Industrialisierung Mitte des 19. Jahrhunderts bis jetzt sind die Meere schon um 30 Prozent saurer geworden. Hinzu kommt, dass die Ozeanversauerung ja nicht das einzige Problem ist, unter dem die Meeresbewohner leiden; Verschmutzung der Meere, Sauerstoffabnahme, Temperaturanstieg und Überfischung kommen als weitere Stressfaktoren dazu.

Die Natur regelt das schon von selbst

Das Meer war in der Vergangenheit mehrfach von Übersäuerung betroffen. Und wie man sieht, hat es sich immer wieder erholt. Das kriegt die Natur doch auch diesmal wieder hin, oder?

Selbst wenn man in Verbindung mit früheren Versauerungen gelegentlich von plötzlichen Ereignissen oder einem rasanten Ablauf liest, lief auch die bisher schnellste Versauerung mindestens zehnmal langsamer ab als die von uns Menschen ausgelöste. Trotz allem waren solche Ereignisse stets mit großen Massenaussterben verbunden, bei denen zwischen 50 und 95 Prozent der Meereslebewesen ausgelöscht wurden. Die Ozeane blieben danach mehrere Millionen Jahre lang eine biologische Wüste. Aber wie man sieht, findet die Natur einen Weg.

Oft wird gesagt: Wir müssen die Welt retten. Doch die Welt hat sich immer wieder verändert und neu entwickelt. Worum es eigentlich geht, ist die Welt so zu erhalten, wie sie jetzt ist – um unser selbst willen und für nachfolgende Generationen.

Wie groß ist der Einfluss auf uns Menschen?

Egal, wie weit wir vom Meer entfernt wohnen, wir alle sind auf intakte Ozeane angewiesen. Was fällt dir zu folgenden Punkten in Verbindunge mit Ozeanen ein?

• Nahrung
• Erholung
• Arbeit
• Klima

Überleg erst einmal selbst und klick dich dann durch unsere Übersicht.

Was können wir gegen die Übersäuerung tun?

Da die Übersäuerung der Ozeane durch den Anstieg von Kohlendioxid in der Atmosphäre verursacht wird, ist die logische Konsequenz daraus natürlich, den CO₂-Gehalt in der Atmosphäre zu begrenzen.

• Fossile Brennstoffe gelten als Hauptverursacher von CO₂-Emissionen. Sie sollten durch einen Umstieg auf regenerative Energiequellen ersetzt werden, wie Solar-, Wasser- und Windenergie oder hoffentlich in Zukunft Kernfusion.
• Wiederaufforstung und Humusaufbau im Boden kann die Ozeane bei der Aufnahme und Umwandlung von CO₂ entlasten.
• Auch im privaten Bereich gibt es viele Möglichkeiten CO₂ einzusparen: Wechsel zu einem Öko­strom­an­bieter, Nutzung von Fahrrad oder öffentlichen Verkehrs­mitteln, Verringerung der Heizkosten sind nur einige Punkte, bei denen wir ansetzen können.

Daneben sind aber auch Schutzgebiete im Meer und ein nachhaltiges Fischereimanagement wichtige Maßnahmen. So kann die Artenvielfalt erhalten werden, das trägt wiederum zur Widerstandsfähigkeit der Ökosysteme bei.

Man könnte doch … oder nicht?

Es gibt einige Ansätze, dem CO₂-Problem mithilfe von Geo-Engineering zuleibe zu rücken. Als Geo-Engineering bezeichnet man Eingriffe in die Kreisläufe der Erde mit technischen Mitteln. Vielleicht sind dir beim Lesen dieses Artikels auch schon ähnliche Gedanken gekommen. Schauen wir uns zwei offensichtliche Vorschläge genauer an:

Man könnte doch die Ozeane mit basischen Chemikalien behandeln.

Tatsächlich gibt es Überlegungen, dem Meerwasser alkalische Mittel hinzuzufügen, um so der Über­säuerung entgegenzuwirken.

Die Probleme dabei: Eventuelle Nebenwirkungen auf die Umwelt sind noch nicht erforscht. Außerdem wäre dies nur in den Küstenregionen effektiv und auch nur auf kleinen Flächen wirtschaftlich.

Man könnte doch das Kohlendioxid einfangen und einlagern.

Man versucht bereits, CO₂ direkt an der Quelle, den Kraftwerken, abzuscheiden und unterirdisch zu speichern. Man nennt diese Methode CCS (carbon capture and storage = Kohlenstoff-Abscheidung und Speicherung). Als Einlagerungsorte kommen zum Beispiel ausgeförderte Erdöl- und Erdgaslagerstätten oder die Tiefsee in Frage.
In Island wird zudem versucht, mit CO₂ versetztes Wasser in unterirdisches Basaltgestein zu pumpen, wo es durch Kontakt mit den Mineralien des Basalts (Magnesium, Eisen und Kalzium) versteinert.

Die Probleme dabei: Das Verpressen im Boden kann Risse erzeugen, durch die das CO₂ wieder in die Atmosphäre gelangt. Mischt sich CO₂ mit Grundwasser, werden unter Umständen giftige Schwermetalle aus dem Gestein gelöst.
Ein Absenken in die Tiefsee senkt dort den an sich stabilen pH-Wert und könnte fatale Auswirkungen auf die Tierwelt in der Tiefe haben.

Alles in allem sind diese Maßnahmen in der Regel sehr teuer, energieintensiv und erneute Eingriffe in die Natur, deren Nebenwirkungen für die Umwelt nicht absehbar sind. Sie lösen nicht das ursächliche Problem, sondern haben allenfalls eine unterstützende Funktion. Wenn wir eine weitere Übersäuerung der Meere verhindern wollen, müssen wir die Ursachen bekämpfen, nicht die Symptome.

Zusammenfassung

Jetzt weißt du richtig gut Bescheid über das Thema Ozeanversauerung, oder? Lass uns die wichtigsten Punkte noch einmal zusammenfassen.