Die Zukunft der Meere ? zu warm, zu hoch, zu sauer - WBGU

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2 Globale Erwärmung und Meeresökosysteme
und sollen daher in diesem Kapitel näher untersucht
werden: der Anstieg der Meerwassertemperatur und
die Versauerung des Meerwassers. Beide Faktoren
tragen einzeln und wohl auch synergistisch zusammen
mit den lokalen anthropogenen Stressoren zur
Zerstörung der Korallenriffe bei.
Erst in den vergangenen Dekaden wurden Korallenriffe
auch in den tiefen, lichtlosen Kaltwasserzonen
in so gut wie allen Weltmeeren entdeckt (Freiwald
et al., 2004). Ihre Ökosysteme und deren hohe
Gefährdung vor allem durch Schleppnetzfischerei
werden momentan erforscht. Ob auch sie durch Auswirkungen
des Klimawandels wie Temperaturänderung
und veränderte Verfügbarkeit von Kalziumkarbonat
bedroht werden, ist ungeklärt.
2.4.1
Auswirkungen der Erwärmung auf Korallen
Korallenriffe dominieren tropische Küsten in den
Breiten zwischen 25°N und 25°S, was einem Temperaturbereich
des Meerwassers von 18–30°C entspricht
(Veron, 1986). Zusammen mit der Atmosphäre
haben sich in den vergangenen Jahrzehnten
auch die Oberflächenschichten des Meeres erwärmt
(Kap. 2.1.1). In sieben tropischen Regionen mit
Korallenvorkommen wurde im 20. Jahrhundert eine
Erwärmung von 0,7–1,7°C gemessen (Hoegh-Guldberg,
1999).
Seit 1979 wird mit zunehmender Häufigkeit und
geografischer Ausdehnung ein neues Phänomen
beschrieben, die Korallenbleiche. Sie bezeichnet den
Verlust einzelliger Algen, die mit den Korallen in
Symbiose leben. Gerät eine Koralle in eine Stresssituation,
die in der Natur wie im Labor durch hohe
oder niedrige Temperaturen, intensives Licht,Veränderungen
im Salzgehalt und andere physikalische,
chemische und mikrobielle Stressoren hervorgerufen
werden kann, werden die Algen aus dem Korallengewebe
ausgestoßen. Das lebende Gewebe der
Korallen ist ohne Algenzellen durchsichtig, so dass
das weißliche Kalkskelett durchscheint – daher der
Begriff Korallenbleiche. Dieses Phänomen ist teilweise
reversibel, weil Algenzellen wieder in das Körpergewebe
aufgenommen werden können. Bei längerem
Andauern der Korallenbleiche sterben die
Korallen jedoch ab.
Massenhaft auftretende Korallenbleichen werden
erst seit Beginn der 1980er Jahre in der wissenschaftlichen
Literatur beschrieben. Starke, zunehmend
weltweit auftretende Ereignisse korrelieren mit
hoher Oberflächentemperatur des Meerwassers und
mit Störungen, die mit einen El-Niño-Ereignis (El
Niño/Southern Oscillation, ENSO) verbunden sind.
Das mit weitem Abstand stärkste Ereignis trat
1997/1998 auf, in dessen Folge weltweit 16% aller
tropischen Korallen starben. Regional lagen die
Werte darüber, beispielsweise bei 46% im westlichen
Indischen Ozean (Wilkinson, 2004).
Die Höhe und Dauer der Temperaturanomalie
sind wichtige Größen für die Vorhersage von Korallenbleichen.
Als Indikator wurden die „Degree
Heating Weeks“ (DHW) entwickelt, die den thermischen
Stress über 12 Wochen akkumulieren. 1 DHW
entspricht 1 Woche mit einer Temperatur von 1°C
über dem Sommermaximum in den vergangenen 12
Wochen. Die US-amerikanische National Oceanic
and Atmospheric Administration (NOAA) betreibt
dafür ein Frühwarnsystem. Die Analyse der Messreihen
zeigt, dass 8 DHW in 99% aller Fälle zu einer
Korallenbleiche führten. Korallenbleichen können
heute mit über 90%iger Wahrscheinlichkeit einige
Wochen vor Auftreten des Ereignisses vorausgesagt
werden (Strong et al., 2000). Die weltweite Fläche
der Korallenriffe, die von DHW >4 betroffen sind,
steigt kontinuierlich an (Wilkinson, 2004). Modellrechnungen
auf der Basis von IPCC-Szenarien zeigen:
2030–2050 könnten Ereignisse wie im Ausnahmejahr
1998 jährlich auftreten und korallendominierte
Ökosysteme somit der Vergangenheit angehören
(Hoegh-Guldberg, 2005). Donner et al. (2005)
kommen durch die Verknüpfung der Daten des
NOAA-Frühwarnsystems mit globalen Zirkulationsmodellen
zu ähnlichen Prognosen. Demnach würden
bei der großen Mehrheit aller Korallenriffe in 30–50
Jahren alle ein bis zwei Jahre Korallenbleichen auftreten,
sollten sich die Korallen nicht in ihrer Temperaturtoleranz
um 0,2–1°C pro Dekade anpassen.
Wichtig ist die Beobachtung, dass der Schwellenwert
der Meerwassertemperatur für das Auslösen
einer Korallenbleiche an vielen Standorten nur
1–2°C über dem Maximum der Sommertemperatur
liegt.Tropische Korallen leben also nahe der Höchsttemperatur,
bei der sie noch existieren können
(Hoegh-Guldberg, 1999). Unter der Prämisse, dass
die oberflächennahen Meerwassertemperaturen
weiter steigen werden, stellt sich die Frage, wie
Korallen auf diese Temperaturerhöhung reagieren
könnten. Hughes et al. (2003) beschreiben mögliche
Reaktionen: Eher unwahrscheinlich ist danach ein
konstanter Schwellenwert für alle Korallenarten,
vielmehr variieren die Schwellenwerte je nach Korallenart,
Meerestiefe und Ort in einer gewissen Bandbreite.
Am realistischsten scheint ein Modell zu sein,
in dem sich die unterschiedlichen Schwellenwerte für
das Absterben der Korallen mit der Zeit durch
Akklimatisierung und Evolution verändern. Symbiontische
Algen, die in unterschiedlichen Genotypen
auftreten, sind beispielsweise an unterschiedliche
Temperaturobergrenzen angepasst. Nach einer
Korallenbleiche könnten wärmetolerantere Algen-