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

tiefen zersetzt. Freigesetzte Nährstoffe und Kohlenstoff
gelangen zum Teil durch vertikale Durchmischung
wieder in die Deckschicht, der Nettoexport in
die Tiefsee ist jedoch erheblich. Jährlich werden
durch diese „biologische Pumpe“ 10 Gt Kohlenstoff
aus der Meeresoberflächenschicht in die Tiefsee
überführt. Der Einfluss von erhöhter Schichtungsstabilität
und veränderter biologischer Produktivität
auf die Senkenwirkung des Ozeans ist höchst unsicher.
Greenblatt und Sarmiento (2004) geben für die
Änderung der kumulierten CO 2 -Aufnahme bis zum
Ende des Jahrhunderts durch diese Effekte eine
Spannbreite von -2% (also verringerte Senkenfunktion
des Ozeans) bis +10% (erhöhte Senkenfunktion)
an.
Viele der genannten Effekte sind noch schlecht
quantifizierbar, jedoch ist wahrscheinlich, dass der
Klimawandel insgesamt zu einer deutlichen
Abschwächung der Effizienz der Kohlenstoffsenke
Meer beiträgt. Nach der Übersicht über verschiedene
Modellergebnisse von Greenblatt und Sarmiento
(2004) könnte die kumulierte CO 2-Aufnahme
durch den Ozean bis zum Ende dieses Jahrhunderts
durch die oben besprochenen klimabedingten
Einflüsse (Temperaturerhöhung, erhöhte Schichtungsstabilität
und biologische Effekte) um 4–15%
geringer ausfallen, als es ohne diese Einflüsse der
Fall wäre. Diese Abschwächung ist zu den geochemischen
Effekten hinzuzurechnen, die ohnehin zu einer
Minderung der relativen Senke in einer ähnlichen
Größenordnung führen.
Wie schon angedeutet, sind die größten Unsicherheitsfaktoren
bei der Abschätzung der zukünftigen
Entwicklung der Ozeansenke biologische Prozesse,
also die Auswirkungen der anthropogenen Atmosphärenstörung
und der Versauerung der Meere auf
die marine Primärproduktion, die biologische
Pumpe und die Kalkbildung (Kap. 4.3.5). Diskutiert
wird auch eine Schwächung der Ozeansenke durch
Veränderungen im „equatorial upwelling“, dem
windgetriebenen Aufsteigen von Wasser am Äquator
(Winguth et al., 2005). Auch schwer zu prognostizierende,
nichtlineare Ereignisse wie eine starke Verminderung
der ozeanischen Konvektion oder der
thermohalinen Zirkulation oder biologische
Regimeübergänge (Kap. 2.2.1) könnten einen erheblichen
Einfluss haben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei steigender
atmosphärischer CO 2 -Konzentration der
durch den Ozean aufgenommene Anteil der anthropogenen
CO 2-Emissionen sinken wird, selbst wenn
die absolute Aufnahmerate noch ansteigt (IPCC,
2001a).
Auswirkungen der Versauerung auf Meeresökosysteme 4.3
4.3
Auswirkungen der Versauerung auf
Meeresökosysteme
Der CO 2-Eintrag ins Meer führt zu Verschiebungen
im Karbonatsystem des Meerwassers und zu einer
Absenkung des pH-Werts, also zur Versauerung des
Ozeans (Kap. 4.1.1; Turley et al., 2006). Diese Veränderung
des Karbonatsystems könnte ohne Gegenmaßnahmen
bereits in diesem Jahrhundert ein Ausmaß
erreichen, wie es wahrscheinlich seit vielen Jahrmillionen
nicht vorgekommen ist (Feely et al., 2004).
Der Mensch greift somit erheblich in das chemische
Gleichgewicht des Ozeans ein, was für die Meereslebewesen
und -ökosysteme nicht ohne Folgen bleiben
wird.
4.3.1
Physiologische Wirkungen auf Meeresorganismen
Eine stark erhöhte CO2-Konzentration (Hyperkapnie)
hat viele negative physiologische Wirkungen, die
experimentell an verschiedenen Meeresorganismen
untersucht worden sind. Es wurden zahlreiche Veränderungen
bei Meeresorganismen nachgewiesen,
z. B. bei der Produktivität von Algen, den Stoffwechselraten
von Zooplankton und Fischen, der Sauerstoffversorgung
von Kalmaren, der Reproduktion
bei Muscheln, der Nitrifizierung durch Mikroorganismen
und der Aufnahme von Metallen (Übersicht
in Pörtner, 2005). Viele dieser Experimente sind
allerdings mit CO2-Konzentrationen durchgeführt
worden, die weit über denen liegen, die bei heute diskutierten
Emissionsszenarien bis 2100 zu erwarten
sind. Daher sind zusätzliche Studien erforderlich, um
die kurz- und mittelfristigen Effekte der Versauerung
abschätzen zu können (Kap. 4.6). Aus heutiger
Sicht scheint es unwahrscheinlich, dass Meeresorganismen
bei den zu erwartenden künftigen atmosphärischen
CO2-Gehalten unter akuten Vergiftungserscheinungen
leiden werden (Pörtner, 2005).
Eine Verdopplung der gegenwärtigen CO2-Kon zentration führt bei vielen Phytoplanktonarten zu
einer Erhöhung der Photosyntheserate um etwa
10% (Raven et al., 2005). Allerdings weisen die
unterschiedlichen Gruppen des Phytoplanktons in
Bezug auf die Photosynthese verschiedene Sensitivitäten
gegenüber erhöhten CO2-Konzentrationen auf,
was an Unterschieden der Kohlenstoffaufnahme
–
(CO2 versus HCO3 ) und an unterschiedlichem Sättigungsverhalten
der Photosyntheserate liegt. Die
Zusammenhänge zwischen Photosynthese, Primärproduktion
des Phytoplanktons, mikrobieller Respiration
und den Folgewirkungen im Nahrungsnetz
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