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CO2 im Meerwasser: es gibt auch Profiteure

Schalen von Hummern und Napfschnecken werden dicker in saurem Meerwasser

Schneckenschalen bei gegenwärtigem CO2-Level (links) und bei den höchsten CO2-Werten im Rahmen der Studie (rechts). © Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution

Steigende CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre machen das Meerwasser saurer und erschweren damit vielen marinen Tieren den Bau ihrer Kalkschalen und Skelette. Doch jetzt haben Wissenschaftler erstmals auch Profiteure entdeckt: Die Schalen von Hummern, Napfschnecken und Seeigeln der gemäßigten Breiten werden bei steigenden CO2-Werten dicker statt dünner. Das berichten sie in der Fachzeitschrift „Geology“.

Mit steigenden Kohlendioxidgehalten der Atmosphäre löst sich auch mehr CO2 im Ozean, als Folge wird das Meerwasser saurer. Dadurch stehen weniger Karbonat-Ionen im Wasser zur Verfügung, diese sind jedoch das wichtigste Baumaterial für Tiere, die Kalziumkarbonatschalen oder –skelette besitzen wie Korallen oder Muscheln. Bisher fürchteten Forscher daher, dass solche Organismen geschädigt werden könnten und damit langfristig auch das gesamte marine Ökosystem.

CO2-Gehalte bis zum Siebenfachen des jetzigen Werts

Doch jetzt haben Wissenschaftler der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) festgestellt, dass dies beileibe nicht für alle marinen Kalkverbauer gilt. Die Forscher erhöhten in ihren Experimenten die CO2-Konzentrationen in der Aquariumsluft bis auf das siebenfache des jetzigen atmosphärischen Werts von rund 380 parts per million (ppm). Das sich im Meerwasser lösende CO2 führte zur Lösung des Aragonits, einer Form des Kalziumkarbonats, die Korallen und anderen marine Tiere als Schalenmaterial dient. In den Becken befanden sich 18 verschiedene Tierarten, die Kalziumkarbonat als Schalen oder Skelettmaterial verbauen.

Zunächst waren die Folgen wie erwartet: die Schalen von tropischen Seeigeln, Ufer- und Wellhornschnecken und einigen Muschelarten wurden immer dünner. „Wenn diese Lösung einige Zeit anhält, könnten diese Organismen ihre Schalen komplett verlieren“, erklärt Justin B. Ries, Leiter des WHOI-Forschungsteams. Zu den Verlierern gehörten außerdem auch wirtschaftlich wichtige Arten wie Sandklaffmuscheln und Austern, deren Schalendicke proportional zum Säuregehalt des Wassers abnahm.

Dickere statt dünnere Schalen

Doch dann die Überraschung: Sieben von den 18 untersuchten Arten reagierten auf steigende Säuregehalte des Wasser nicht mit dünneren, sondern mit dickeren Schalen. „Wir waren überrascht, dass einige Organismen sich nicht so verhielten, wie wir es bei erhöhten CO2-Werten erwartet hätten”, erklärt Anne L. Cohen vom WHOI. Zu diesen Profiteuren gehörten neben dem Hummer unter anderen rote und grüne schalentragende Algen, Napfschnecken und Seeigel der gemäßigten Breiten.

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„Am wahrscheinlichsten ist es, dass die positiv reagierenden Organismen es irgendwie schafften, den gelösten anorganischen Kohlenstoff in der sie umgebenden Flüssigkeit so zu manipulieren, dass sie einen Vorteil daraus ziehen konnten“, erklärt Ries. „Richtig interessant war zudem, dass einige Tiere, darunter die Korallen, Venusmuscheln und Hummer, sich nicht um das CO2 kümmerten, bis es auf mehr als 1.000 ppm anstieg.“ Dann jedoch reagierten die Korallen und Muscheln mit reduzierter Kalzifikation, der Hummer dagegen produzierte dickere Panzer.

Prozesse komplexer als gedacht

Die Wissenschaftler ziehen daraus den Schluss, dass die Prozesse der Kalzifizierung und damit verbundenen Ökologie deutlich komplexer sind als bisher angenommen. So könnten die verfügbaren Nährstoffe wie Nitrate, Phosphate und Eisen mit beeinflussen, wie die Organismen auf steigende Kohlendioxidwerte reagieren. „Wir wissen, dass Nährstoffe wichtig sein können“, erklärt Cohen. „Wir haben festgestellt, dass Korallen, die reichlich Nahrung und Nährstoffe haben, weniger empfindlich sind. In unseren Versuchen hatten alle Tiere ausreichend Futter und wir haben die Nährstoffwerte nicht kontrolliert.“

Zudem scheinen einige Tiere wie Krebse und Hummer zwar kurzfristig von den erhöhten CO2-Werten zu profitieren, doch die Energie, die sie für den verstärkten Panzerbau verbrauchen, könnte ihnen langfristig bei anderen wichtigen Prozessen wie der Reproduktion oder dem Gewebewachstum fehlen.

Nettoeffekt erstmal negativ

„Es ist schwer, den Nettoeffekt auf benthische marine System vorherzusagen“, so die Forscherin. „Kurzfristig vermute ich, dass der Nettoeffekt negativ sein wird. Langfristig könnten sich die Ökosysteme möglicherweise in einem neuen Gleichgewicht einpendeln. Doch grundsätzlich ist die Botschaft klar. Wir müssen die CO2-Werte der Atmosphäre senken.“

(Woods Hole Oceanographic Institution, 03.12.2009 – NPO)

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