Was ist Ozeanversauerung?
Eine pH-Einheit ist ein Maß für den Säuregehalt im Bereich von 0-14. Je niedriger der Wert, desto höher der Säuregehalt der Umgebung. Eine Verschiebung des pH-Werts auf einen niedrigeren Wert spiegelt einen Anstieg des Säuregehalts wider.
Flugsauger Limacina Helicina. Mit freundlicher Genehmigung von Russ Hopcroft, UAF.
Pteropod
Die Chemie
Wenn Kohlendioxid (CO2) vom Meerwasser absorbiert wird, treten chemische Reaktionen auf, die den pH-Wert des Meerwassers, die Karbonationen-Konzentration und die Sättigungszustände biologisch wichtiger Calciumcarbonat-Mineralien reduzieren. Diese chemischen Reaktionen werden als „Ozeanversauerung“ oder kurz „OA“ bezeichnet. Kalziumkarbonatmineralien sind die Bausteine für die Skelette und Schalen vieler Meeresorganismen. In Gebieten, in denen sich heute das meiste Leben im Ozean versammelt, ist das Meerwasser in Bezug auf Calciumcarbonatmineralien übersättigt. Dies bedeutet, dass es reichlich Bausteine für verkalkende Organismen gibt, um ihre Skelette und Schalen zu bauen. Die anhaltende Versauerung der Ozeane führt jedoch dazu, dass viele Teile des Ozeans mit diesen Mineralien untersättigt werden, was wahrscheinlich die Fähigkeit einiger Organismen beeinträchtigt, ihre Schalen zu produzieren und zu erhalten.
Seit Beginn der industriellen Revolution ist der pH-Wert der Oberflächenmeere um 0,1 pH-Einheiten gesunken. Da die pH-Skala wie die Richterskala logarithmisch ist, entspricht diese Änderung einem Anstieg des Säuregehalts um etwa 30 Prozent (weitere Informationen finden Sie auf unserer pH-Primer-Webseite). Zukünftige Vorhersagen deuten darauf hin, dass die Ozeane weiterhin Kohlendioxid absorbieren werden, was den Säuregehalt der Ozeane weiter erhöht. Schätzungen zukünftiger Kohlendioxidwerte, die auf Emissionsszenarien basieren, deuten darauf hin, dass die Oberflächengewässer des Ozeans bis zum Ende dieses Jahrhunderts einen um fast 150 Prozent höheren Säuregehalt aufweisen könnten, was zu einem pH-Wert führt, den die Ozeane seit mehr als 20 Millionen Jahren nicht mehr erlebt haben.
Die biologischen Auswirkungen
Es wird erwartet, dass die Ozeanversauerung die Ozeanarten in unterschiedlichem Maße beeinflusst. Photosynthetische Algen und Seegräser können von höheren CO2-Bedingungen im Ozean profitieren, da sie CO2 benötigen, um genau wie Pflanzen an Land zu leben. Auf der anderen Seite haben Studien gezeigt, dass niedrigere Umweltkalziumkarbonatsättigungszustände einen dramatischen Effekt auf einige verkalkende Arten haben können, einschließlich Austern, Muscheln, Seeigel, Flachwasserkorallen, Tiefseekorallen und kalkhaltiges Plankton. Heute sind mehr als eine Milliarde Menschen weltweit auf Nahrung aus dem Meer als primäre Proteinquelle angewiesen. So hängen sowohl Arbeitsplätze als auch Ernährungssicherheit in den USA und auf der ganzen Welt von den Fischen und Schalentieren in unseren Ozeanen ab.
Pteropoden
Der Pteropode oder „Meeresschmetterling“ ist ein winziges Meerestier von der Größe einer kleinen Erbse. Pteropoden werden von Organismen gefressen, die von winzigem Krill bis zu Walen reichen, und sind eine Nahrungsquelle für Junglachse im Nordpazifik. Die Fotos unten zeigen, dass sich die Schale eines Pteropoden über 45 Tage auflöst, wenn er in Meerwasser mit pH-Wert und Karbonatgehalt für das Jahr 2100 projiziert wird. Bildnachweis: David Liittschwager / National Geographic Stock. Mit Genehmigung verwendet. Alle Rechte vorbehalten. National Geographic Bilder.
Schalentiere
In den letzten Jahren gab es sowohl in Aquakulturanlagen als auch in natürlichen Ökosystemen an der Westküste nahezu völlige Ausfälle bei der Entwicklung von Austern. Diese Larvenausterausfälle scheinen mit natürlich vorkommenden Auftriebsereignissen korreliert zu sein, die Wasser mit niedrigem pH-Wert, das mit Aragonit untersättigt ist, sowie andere Wasserqualitätsänderungen in küstennahe Umgebungen bringen. Niedrigere pH-Werte treten natürlich an der Westküste während Auftriebsereignissen auf, aber neuere Beobachtungen zeigen, dass anthropogenes CO2 zur saisonalen Untersättigung beiträgt. Ein niedriger pH-Wert kann ein Faktor für das derzeitige Fortpflanzungsversagen der Austern sein; Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um potenzielle Versauerungseffekte von anderen Risikofaktoren wie episodischem Süßwasserzufluss, Pathogenanstieg oder niedrigem gelöstem Sauerstoff zu trennen. Es ist verfrüht, zu dem Schluss zu kommen, dass die Versauerung für die jüngsten Austernausfälle verantwortlich ist, aber die Versauerung ist ein potenzieller Faktor in der aktuellen Krise dieser 100-Millionen-Dollar-Industrie pro Jahr, was zu neuen Kooperationen und beschleunigter Forschung über die Versauerung der Ozeane und mögliche biologische Auswirkungen führt.
Foto: Frisch geerntete Austern aus Yaquina Bay, Oregon (Credit: NOAA)
Koralle
Viele Meeresorganismen, die Kalziumkarbonatschalen oder -skelette produzieren, werden durch steigende CO2-Werte und sinkende pH-Werte im Meerwasser negativ beeinflusst. Zum Beispiel hat sich gezeigt, dass die zunehmende Ozeanversauerung die Fähigkeit von riffbildenden Korallen, ihre Skelette zu produzieren, signifikant verringert. In einem kürzlich erschienenen Artikel berichteten Korallenbiologen, dass die Versauerung der Ozeane die erfolgreiche Befruchtung, Larvenansiedlung und das Überleben der vom Aussterben bedrohten Elkhorn-Koralle beeinträchtigen könnte. Diese Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Ozeanversauerung die Fähigkeit der Korallenriffe, sich von Störungen zu erholen, stark beeinträchtigen könnte. Andere Untersuchungen zeigen, dass Korallenriffe bis zum Ende dieses Jahrhunderts schneller erodieren können, als sie wieder aufgebaut werden können. Dies könnte die langfristige Lebensfähigkeit dieser Ökosysteme beeinträchtigen und möglicherweise Auswirkungen auf die geschätzten eine Million Arten haben, die vom Lebensraum Korallenriffe abhängig sind.
Ozeanversauerung: Ein aufkommendes globales Problem
Ozeanversauerung ist ein aufkommendes globales Problem. In den letzten zehn Jahren hat sich die Ozeanwissenschaft stark auf die Untersuchung der potenziellen Auswirkungen der Ozeanversauerung konzentriert. Da nachhaltige Bemühungen zur Überwachung der Ozeanversauerung weltweit erst am Anfang stehen, ist es derzeit unmöglich, genau vorherzusagen, wie sich die Auswirkungen der Ozeanversauerung in der gesamten marinen Nahrungskette auswirken und die Gesamtstruktur der marinen Ökosysteme beeinflussen werden. Mit der Beschleunigung der Ozeanversauerung erkennen Wissenschaftler, Ressourcenmanager und politische Entscheidungsträger die dringende Notwendigkeit, die Wissenschaft als Grundlage für fundierte Entscheidungen und Maßnahmen zu stärken.
Unter den folgenden Links erfahren Sie mehr über die Ozeanversauerung und die Art der Forschung, an der unsere Gruppe beteiligt ist.