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

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4 Versauerung der Meere
werden allerdings durch eine Vielzahl anderer Faktoren
(Temperatur, Licht- und Nährstoffversorgung,
unterschiedliches Fraßrisiko durch Zooplankton,
Anpassungsprozesse usw.) kompliziert. Beim derzeitigen
Wissensstand können keine eindeutigen
Schlüsse für die Wirkungen der Versauerung auf
Wachstum und Zusammensetzung des Phytoplanktons
gezogen werden.
4.3.2
Auswirkungen auf kalkbildende Organismen
Die Kalkbildung ist neben der Photosynthese wohl
der wichtigste von der Erhöhung der CO 2 -Konzentration
betroffene physiologische Prozess. Er hat
weitreichende Konsequenzen für die ökologische
Funktion der Meeresökosysteme und kann zudem
Rückwirkungen auf die Atmosphärenkonzentration
von CO 2 und somit auf das Klimasystem haben (Kap.
4.3.5).
Viele Meeresorganismen verwenden für ihre Skelett-
oder Schalenstrukturen Kalk (Kalziumkarbonat),
der aus dem Meerwasser extrahiert werden
muss. Dies ist nur bei einer Übersättigung des Meerwassers
mit Kalziumkarbonat möglich, weswegen die
zunehmende CO 2 -Konzentration und der absinkende
pH-Wert die Kalkbildung erschweren (Raven
et al., 2005). Damit geht eine Schwächung der Skelettstrukturen
oder – bei Unterschreiten der Sättigungskonzentration
für Kalziumkarbonat – sogar
ihre Auflösung einher. Kalk tritt als Baumaterial für
Organismen in verschiedenen kristallinen Formen
auf: Aragonit und Kalzit sind die beiden wichtigsten
(Tab. 4.3-1). Organismen, die Aragonit für ihre Schalen
oder Skelette verwenden, werden als Erste unter
der Versauerung leiden, da Aragonit sich wegen
Organismen Photosynthese Kristallform des
Kalks
Coccolithophoriden ja Kalzit Plankton
Makroalgen* ja Aragonit oder
Kalzit
Kammerlinge nein
einige
Korallen
Warmwasser
Kaltwasser
ja (in Symbiose)
nein
Kalzit
Kalzit
Aragonit
Aragonit
einer unterschiedlichen Kristallstruktur unter den
veränderten Bedingungen leichter auflöst.
Die Versauerung hat Einfluss auf alle marinen
kalkbildenden Arten, wie z. B. bestimmte Planktongruppen,
Muscheln, Schnecken und Korallen. Stachelhäuter
(z. B. Seesterne und Seegurken) sind
besonders gefährdet, da ihre Kalzitstrukturen viel
Magnesium enthalten und daher unter erhöhtem
CO 2 sogar noch leichter löslich sind als Aragonit
(Shirayama und Thornton, 2005). Korallen sind zwar
die auffälligsten und bekanntesten kalkbildenden
marinen Organismen und leiden als Aragonitproduzenten
besonders unter der Versauerung (Kap. 2.4),
aber sie tragen nur zu 10% zur globalen marinen
Kalkproduktion von jährlich 0,64–2 Gt C bei (Zondervan
et al., 2001). Die Simulationen von Guinotte
et al. (2003) weisen darauf hin, dass bei einer atmosphärischen
CO 2 -Konzentration von knapp 520 ppm,
die bereits etwa Mitte des Jahrhunderts erreicht sein
könnte, nahezu alle heutigen Riffstandorte von
Warmwasserkorallen wegen zu geringer Aragonitsättigung
kaum noch für Korallenwachstum geeignet
wären (Abb. 4.3-1).
Die globale marine Kalkbildung wird zu etwa drei
Vierteln von Planktonorganismen verursacht, vor
allem von Coccolithophoriden, Kammerlingen (Foraminiferen)
und Flügelschnecken (Pteropoden).
Davon sind die Coccolithophoriden von besonderer
Bedeutung, da diese einzelligen Primärproduzenten,
die großflächige Planktonblüten mit nur wenigen
Arten erzeugen können, einen großen Beitrag zum
Export von Kalziumkarbonat in die Tiefsee leisten
und daher eine wesentliche Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf
spielen (Riebesell et al., 2000; Zondervan
et al., 2001; Kap. 4.3.5). Bei Experimenten
sowohl mit Monokulturen als auch mit natürlichen
Planktongesellschaften zeigte sich, dass sich die
Kalkbildung der Coccolithophoriden bei erhöhten
Lebensgemeinschaft
Benthos
Benthos
Plankton
Benthos
Benthos
Flügelschnecken nein Aragonit Plankton
Andere Mollusken* nein Aragonit oder
Kalzit
Benthos oder
Plankton
Stachelhäuter nein Mg-Kalzit Benthos
Krebstiere* nein Kalzit Benthos oder
Plankton
Tabelle 4.3-1
Gruppen kalkbildender
Meeresorganismen. Kalk
(Kalziumkarbonat) kommt
in verschiedenen Kristallformen
vor. Aragonit löst
sich bei geringen
Karbonationenkonzentrationen
schneller als
Kalzit, aber langsamer als
magnesiumhaltiges Kalzit
(Mg-Kalzit).
*: nicht alle Arten der
Gruppe sind Kalkbildner.
Quelle: nach Raven et al.,
2005