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KLIMA/367: CO2-Absorptionsfähigkeit warmer Ozeane sinkt rapide (SB)


Erderwärmung schwächt CO2-Aufnahmefähigkeit der Meere durch Phytoplankton

Kieler Forscher entdecken Effekt, der eine Beschleunigung des Klimawandels bedeuten könnte


Deutsche Meeresforscher haben in groß angelegten Experimenten festgestellt, daß die Fähigkeit der Ozeane, atmosphärisches Kohlendioxid aufzunehmen und zu speichern, wahrscheinlich sinken wird, wenn die Wassertemperaturen steigen. Damit befinden sich die Forscher auf der Spur eines komplexen Rückkopplungseffekts: Durch die zunehmenden Emissionen des anthropogenen Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) erwärmt sich die Erde. 25 bis 30 Prozent dieses Kohlendioxids wurde bislang von den Meeren absorbiert (ohne diese Eigenschaft wäre die Erde heute noch wärmer). Doch mit der Erwärmung sinkt gleichzeitig die Eigenschaft der Meere, CO2 zu absorbieren. In der Folge steigen die Temperaturen beschleunigt an.

Eine zuverlässige Abschätzung, welche genauen Folgen dieser Effekt für die Klimaentwicklung im Laufe dieses Jahrhunderts hat, ist zur Zeit, da die Forschung noch am Anfang steht, kaum möglich. Dennoch bleibt festzustellen, daß Wissenschaftler vor einiger Zeit in situ gemessen haben, daß die CO2-Aufnahmefähigkeit des Meeresgebiets vor der Westküste Japans dramatisch nachließ. Beide Studien zusammengenommen verdichten das Bild, daß die bisher verwendeten Klimasimulationsmodelle bestenfalls einen ungefähren Eindruck von dem gegenwärtigen Trend der Erdgeschichte erlauben.

Wissenschaftler des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) sind in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven und des Instituts für Ostseeforschung in Warnemünde der Frage nachgegangen, welchen Einfluß die Erwärmung der Meere auf das Phytoplankton als einer von mehreren Faktoren des Kohlenstoffkreislaufs hat.

In acht Kunststoffbecken mit je 1400 Liter Fassungsvermögen wurden natürliche Planktongemeinschaften unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt. Dabei haben sich die Forscher an den Prognosen des Weltklimarates IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) bis zum Jahr 2100 orientiert. [1] Nachgestellt wurde die sogenannte Frühjahrsblüte des Planktons. Es ist bekannt, daß sich die biologischen Stoffwechselraten im Frühjahr beschleunigen. Dies wurde durch die Simulationen in den Experimentierbecken bestätigt. Aber dann stellten die Forscher laut dem Leiter der GEOMAR-Studie, Professor Ulf Riebesell, fest, daß bei höheren Temperaturen "bis zu einem Drittel weniger CO2 vom Plankton aufgenommen" wurde, was "zu einer Schwächung der biologischen Kohlenstoffpumpe führen" könne.

Die Forscher fanden auch den Mechanismus dieses Effekts heraus. Demnach nimmt die Photosyntheseleistung des Phytoplanktons bei der Erwärmung des Wassers nur geringfügig zu, während jedoch gleichzeitig Bakterien den Abbau der pflanzlichen Biomasse intensivieren. Aufgrund dieser Zersetzung verbleibt ein größerer Anteil der pflanzlichen Biomasse in den oberflächennahen Wasserschichten. Die werden schneller gesättigt und können weniger CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen. Umgekehrt wird der bakteriologische Abbau der Biomasse in kälteren Umgebungen reduziert, so daß genügend Zeit bleibt, daß das abgestorbene Plankton und mit ihm der beim Pflanzenwachstum gebundene Kohlenstoff zum Ozeanboden absinkt und dort - so der bisherige Stand der Wissenschaft - dauerhaft verbleibt. Zusammenfassend bedeutet das Forschungsergebnis, daß die Erderwärmung die Fähigkeit der Ozeane, das Treibhausgas Kohlendioxid zu binden und der Atmosphäre dauerhaft zu entziehen, schwindet.

Diese Studie steht thematisch in einem Kontext mit anderen Arbeiten internationaler Meeresforscher. So fand man heraus, daß die Meere versauern, wenn sie wärmer werden. Der höhere Säuregehalt greift jedoch alle Organismen an, die Kalkschalen bilden, und läßt sie absterben. Dergestalt lebensarme Meere binden ebenfalls weniger Kohlendioxid aus der Luft. Und im Dezember 2008 berichteten Kitack Lee und Geun-Ha Park von der Pohang Universität für Wissenschaft und Technologie in Südkorea sowie Pavel Tishchenko vom Russischen Pazifischen Ozeanologischen Institut in Wladiwostok in den "Geophysical Research Letters" über eine bemerkenswerte Beobachtung. [2]

Demnach hat die Meereszirkulation, die einen Austausch von tieferen, CO2-aufnahmefähigen Schichten zu den oberflächennahen, CO2-gesättigten Schichten bewirkt, seit 1992 dramatisch nachgelassen. Nahezu das gesamte von Menschen erzeugte Kohlendioxid war an die obersten 300 Meter des Meeres gebunden. Es fand also fast kein Austausch zwischen dieser Region und tieferen Schichten statt. Das könnte jedoch bedeuten, daß die CO2-Aufnahmekapazität jenes Meeresgebiets nahezu ausgeschöpft ist. Gelte für andere Meere Ähnliches, würde der Atmosphäre deutlich weniger Kohlendioxid entzogen als in den gängigen Klimamodellen berechnet.

Bei dem Versuch, die Bedeutung der verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten einzuschätzen, ist zu bedenken, daß die von Forschern beobachteten Einzelvorgänge nicht losgelöst voneinander ablaufen. Rasche bakteriologische Zersetzung der Biomasse in wärmeren Meeren, Versauerung der Ozeane und zumindest regionale Stabilität der Meeresschichten könnten zusammengreifen und sich gegenseitig verstärken.

Es hat den Anschein, als stünde der Planet an der Schwelle zu einer hochdynamischen Entwicklung, die sein Antlitz vollkommen verwandelt. Wieder einmal, muß man sagen, nur daß in diesem Fall die Spezies Mensch Einfluß ausübt. Geologen wissen, daß Organismen im Laufe der Erdgeschichte mehrmals grundstürzende klimatische Veränderungen ausgelöst haben. Ohne diese Vorgänge, welche die heutige, chemisch gesehen aggressive Atmosphäre, die einen Sauerstoffanteil von 20 bis 21 Prozent aufweist, hervorgebracht haben, gäbe es uns Menschen nicht. Allein aus der Beobachtung der wechselvollen Geschichte der irdischen Atmosphärenzusammensetzung, die mal einen deutlichen höheren, mal einen niedrigeren Sauerstoffanteil besaß, läßt sich schlußfolgern, daß es einer einzigen Spezies durchaus gelingen kann, seine eigenen Lebensvoraussetzungen zu zerstören. Das ist allerdings keine beneidenswerte Fähigkeit des Menschen.


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Anmerkungen:

[1] "Wasser lässt Plankton 'schwächeln'. Forscher legen neue Erkenntnisse zum Einfluss der Klimaerwärmung auf die CO2-Aufnahme vor", 9.4.2009
http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-9750-2009-04-08.html

[2] Park, G.-H., K. Lee, und P. Tishchenko (2008): "Sudden, considerable reduction in recent uptake of anthropogenic CO2 by the East/Japan Sea", Geophys. Res. Lett., 35, L23611, doi:10.1029/2008GL036118.

9. April 2009



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