Die Ozeanversauerung ist die allmähliche Verringerung des pH-Wertes der Ozeane. Es wurde geschätzt, dass von 1751 bis 2004 der pH-Wert des Oberflächenwassers der Ozeane von 8,25 auf 8,14 gesunken ist - Meerwasser ist leicht basisch (dh pH> 7) und wir sprechen von Ozeanversauerung, wenn der pH-Wert weniger basisch wird. Dies ist das „andere Problem“, das durch den Anstieg der Kohlendioxidemissionen (CO 2) anthropogenen Ursprungs in der Atmosphäre.
Nach den verfügbaren biogeochemischen Modellen, signifikante Veränderungen in Meereschemie und Biochemie zu erwarten sind, sowie schädliche Auswirkungen auf die Ökosysteme . Die Auswirkungen auf Korallenriffe sind gut untersucht (einschließlich in Mesokosmen ) und am meisten bekannt, aber andere Auswirkungen existieren und werden in den meisten aquatischen Umgebungen erwartet. Laut WMO könnte diese Versauerung zum Teil den im Jahr 2013 gemessenen Rekord-Jahresanstieg in Bezug auf den Anstieg des CO 2 -Gehalts erklärenin der Atmosphäre und tragen damit zum Klimawandel bei. Nach Angaben der WMO in den Jahren 2013-2014 absorbiert der globale Ozean derzeit etwa ein Viertel der anthropogenen CO 2 -Emissionen., also ca. 4 kg CO 2pro Tag und Person (d. h. knapp 22 Millionen Tonnen CO 2pro Tag weltweit absorbiert). Dieser „Carbon Pump“-Effekt trägt wesentlich zur Reduzierung der CO 2- Menge beider Atmosphäre, einschließlich CO 2aus fossilen Brennstoffen gewonnen, aber diese Kapazität scheint sich aufgrund der kombinierten Auswirkungen von Erwärmung und Versauerung zu verschlechtern, die sich auf die Produktion und Fixierung von Meereskarbonaten (der wichtigsten planetaren Kohlenstoffsenke ) auswirken . Nach Angaben der Vereinten Nationen und ihrer Agenturen ist das Pumpen von ozeanischem Kohlenstoff im Jahr 2013 um 70 % weniger effizient als zu Beginn des Industriezeitalters und könnte vor 2100 um weitere 20 % reduziert werden hat zumindest in den letzten 300 Millionen Jahren bereits ein beispielloses Niveau erreicht (nach den verfügbaren Paläo- Umweltdaten ) und wird mindestens bis 2015 (und darüber hinaus, wenn keine erheblichen Anstrengungen unternommen werden ) noch zunehmen. Der IPCC-Bericht 2014 und dann der WMO-Bericht haben keine Verbesserung der Trends in Bezug auf die steigende CO 2 -Konzentration festgestellt.in die Luft abgegeben; und „das von den meisten Wissenschaftlern angenommene Szenario führt bis zum Ende des Jahrhunderts zu einer Abnahme des pH-Werts von 0,3. Wenn diese Zahl a priori niedrig erscheint, dürfen wir nicht vergessen, dass es sich um eine logarithmische Größe handelt , d. h. um einen Säuregehalt multipliziert mit zwei ” .
Diese Versauerung hat mindestens drei identifizierte anthropogene Ursachen:
Diese drei miteinander verbundenen Faktoren könnten synergistische Umwelteffekte haben und die Küstengewässer schneller versauern als von den ersten Modellen vorhergesagt .
Jährlich würden etwa sechs Teramole aktiver Stickstoff und zwei Teramole Schwefel in die Atmosphäre injiziert, was weit weniger als die 700 Teramole CO 2 ist., laut einer Studie kurzem von Scott Doney ( Woods Hole Oceanographic Institute , Massachusetts, USA) pilotiert . Dieser Stickstoff hätte an manchen Küsten bereits eine Wirkung von 10 bis 50 % der von CO 2. Der ferne Ozean ist weniger betroffen, aber die Küstengebiete und die Nähe des Festlandsockels sind für den Menschen weitgehend die wichtigsten (Fischerei, wirtschaftliche und touristische Aktivitäten).
Es scheint auch , dass Ästuare und Totzonen ihre Rolle als Kohlenstoffsenken nicht mehr erfüllen und dass die Versauerung ein Phänomen ist , das sich - manchmal ( wie im Fall der sauren Minenentwässerung ) und in gewissem Maße - selbst erhalten kann .
Im natürlichen Kohlenstoffkreislauf ist die Konzentration von Kohlendioxid (CO 2) stellt ein Strömungsgleichgewicht zwischen den Ozeanen, der terrestrischen Biosphäre und der Atmosphäre dar. Die Nutzung fossiler Brennstoffe und insbesondere die Herstellung von Zement führen zu einem neuen CO 2- Stromin der Luft. Ein Teil verbleibt in der Atmosphäre, ein anderer Teil wird von Landpflanzen aufgenommen und ein letzter Teil von etwa 25 % wird von den Ozeanen aufgenommen.
Wenn CO 2löst, reagiert es mit Wasser, um ein Gleichgewicht von ionischen und nichtionischen chemischen Spezies zu bilden: gelöstes freies Kohlendioxid (CO 2(aq) ), Kohlensäure (H 2 CO 3), Bicarbonat (HCO 3- ) und Karbonat (CO 32− ). Der Anteil dieser Arten hängt hauptsächlich von der Alkalinität des Wassers ab und sekundär von Faktoren wie Temperatur und Salzgehalt des Meerwassers, das lokal (wo Eis oder Gletscher schnell schmelzen) abnimmt .
(Siehe Artikel Löslichkeitspumpe, die der Löslichkeitspumpe (im) Ozean gewidmet ist ).
Eine verbreitete Vorstellung ist, dass der Verlust der Biomineralisierungskapazität von Organismen mit einem kalkhaltigen Skelett oder einer Schale hauptsächlich auf einen Mangel an Karbonationen zurückzuführen ist , aber neuere Forschungen legen nahe, dass dies wahrscheinlicher auf die Verringerung des pH-Werts von Wasser zurückzuführen ist. das heißt die Erhöhung des Protonenspiegels [H + ]), die der direkteste Faktor der bei diesen Organismen aufgetretenen Verkalkungsschwierigkeiten ist. Zu viele Protonen im Wasser verändern das osmotische Gleichgewicht und hindern die meisten dieser Organismen daran, ihre pH- Homöostase aufrechtzuerhalten . Auch der Mangel an Karbonationen spielt eine Rolle, denn der Energieaufwand für die Verkalkung steigt, wenn die Sättigung des Wassers an Karbonaten abnimmt.
Auf planetarischer Ebene hat der anthropogene Stickstoffeintrag nur einen geringen quantitativen Einfluss auf die Ozeanversauerung (weit hinter CO 2). Aber in Küstennähe, wo wir einen großen Teil der marinen Biodiversität finden (ein Teil davon ist eine Nahrungsquelle ), anthropogene Einträge von Schwefel und Stickstoff (0,8 Tmol / Jahr reaktiver Schwefel und 2,7 Tmol / Jahr reaktiver Stickstoff zu Beginn des XXI th Jahrhundert) ist sehr wichtig, und Ansäuerung Auswirkungen ernster. Darüber hinaus nehmen auch die atmosphärischen Stickstoffeinträge in die Ozeane stark zu, auch im pazifischen Nordwesten.
Auf der Nordhalbkugel versauert das Gleichgewicht der Einträge dieser beiden Elemente in die oberen Schichten des Ozeans deutlich.
In den Tropen ist es zunächst eher basisch, schließlich aber versauernd aufgrund der Umwandlungsgeschwindigkeit von Ammoniak in Nitrat im Ökosystem. Auf dem Planeten versauert die Endbilanz fast überall und es reduziert die CO 2 -Menge an den Küsten.dass sich der Ozean auflösen kann.
An anderer Stelle wurde festgestellt, dass in oligotrophen (nährstoffarmen) Teilen des Ozeans bestimmte stickstofffixierende Cyanobakterien, die für Bakterienblüten verantwortlich sind , wie die der Gattung Trichodesmium, den erhöhten CO 2 -Gehalt ausnutzen .und werden zum Ursprung eines wichtigen Teils der Primärproduktivität des Ozeans, zum Nachteil von Tierarten mit kalkhaltiger Schale oder Skelett. Dort ist eine starke Zunahme der Kohlenstoff- und Stickstofffixierung zu beobachten (wie sie sich im C/N-Verhältnis widerspiegelt . In der Ostsee und im australischen Ästuar von Peel-Harvey verhält sich eine filamentöse Mikroalge ( Nodularia spumigena ) ähnlich. At das Niveau von 750 ppmv CO 2, CO 2 -Fixierungsratenvon 15 auf 128% erhöht und N 2 -Fixierungsratenum 35-100% erhöht gegenüber Zöllen unter aktuellen CO 2 -Bedingungenbei Tag. Der „ Heterozysten “- oder „Nicht-Heterozysten“-Charakter der Art könnte eine gewisse Anpassung oder Toleranz gegenüber Wasserversauerung erklären.
Im globalen Stickstoffkreislauf trägt anthropogener Stickstoff (NOx) zusammen mit atmosphärischen Schwefeloxiden zur Versauerung der Meere bei. Und diese Versauerung verringert die Nitrifikationskapazität mariner Ökosysteme. Der anthropogene Stickstoffanteil nimmt fast überall auf der Nordhalbkugel und in einem Teil der Südhalbkugel zu.
Die terrigenen Einträge von Stickstoff und Phosphor in Flüsse im Nordatlantik wurden für 14 große Regionen Nord- und Südamerikas, Europa, Afrikas gemessen: das Amazonasbecken dominiert den globalen Fluss Phosphor (dies ist auch der höchste Phosphorfluss pro Flächeneinheit) wird aber jetzt in Bezug auf den Gesamtstickstofffluss von den Wasserscheiden des Nordostens der Vereinigten Staaten übertroffen, die alle 1.000 kg Stickstoff pro km 2 / Jahr überschreiten .
Der von jedem Einzugsgebiet in den Nordatlantik eingeleitete Stickstoffstrom korreliert mit der Bevölkerungsdichte des Einzugsgebiets (wie bereits für die Nitratströme großer Flüsse weltweit beobachtet); für "auffällig" halten die Autoren der Studie den starken linearen Zusammenhang zwischen dem Gesamtstickstofffluss und der Menge an Stickstoffeinträgen anthropogenen Ursprungs in gemäßigten Regionen (Düngemittel, atmosphärische Deposition anthropogener NOx-Fixierung durch Leguminosen und Import/Export von Stickstoff über landwirtschaftliche Produkte). Die Flüsse der untersuchten großen Regionen exportieren etwa 25 % des Stickstoffs, der vom Menschen in die Ökosysteme eingebracht wurde, ins Meer (der Rest wird durch Denitrifikation in feuchten und aquatischen Ökosystemen eliminiert , die die dominierende Stickstoffsenke zu sein scheinen ; aber auch der Wald forest scheint wichtig in Bezug auf Stickstoffspeicherung / -förderung zu sein Grundwasser speichert und denitrifiziert lokal wenig, ist aber im kontinentalen Maßstab eine "sehr kleine Stickstoffsenke" . .
In vielen Regionen (insbesondere im Mississippi-Becken und in den Nordseebecken) ist die Landwirtschaft hauptsächlich verantwortlich, und der NOx-Fallout ist in mehreren Regionen (einschließlich des Nordostens der Vereinigten Staaten) die Hauptursache für Stickstoffexporte ins Meer.
Betrachtet man Gebiete mit geringer menschlicher Aktivität als Referenz, schätzen die Autoren, dass der Stickstofffluss von Land → Meer - in fast allen gemäßigten Regionen - um das 2- bis 20-fache (je nach Region) der vorindustriellen Frühzeit zugenommen hat XXI - ten Jahrhunderts. Nur wenige Regionen (zB: Great North Canada) haben sich aus dieser Sicht wenig verändert. Die die Nordsee versorgenden Becken der gemäßigten Zone bringen dort 6- bis 20-mal mehr Stickstoff als zu Beginn des Industriezeitalters, und das Amazonasbecken mindestens 2- bis 5-mal mehr als die geschätzten Abflüsse aus Regionen der „intakten“ gemäßigten Zone , trotz der Bevölkerungsdichte und der geringen direkten Einträge von anthropogenem Stickstoff in die Region. Dies deutet darauf hin, dass natürliche oder durch tropische Abholzung verursachte Stickstoffflüsse deutlich höher sein können als in gemäßigten Zonen. Da in den Tropen Abholzung, Künstlichkeit von Böden und Düngung weitergehen, erwarten die Autoren eine "spektakuläre Zunahme der Stickstoffbelastung vieler tropischer Flusssysteme" .
Diese Arten könnten durch die Versauerung in Kombination mit der Erwärmung stark beeinträchtigt werden. Korallen sind ein kritischer Lebensraum für etwa 25% des Meereslebens.
Eine kürzlich durchgeführte Studie hat bestätigt, dass das Korallenskelett tatsächlich vom Tier aus amorphen Nanopartikeln biokonstruiert wird, die in Wasser gesammelt und dank einer Gruppe von Proteinen, die reich an Korallensäuren sind, und nicht durch einfache anorganische Fällung von Wasser zu aragonischen Strukturen aggregiert werden . Diese Proteine können a priori bei einem pH-Wert funktionieren, der etwas saurer ist als der aktuelle pH-Wert von Meerwasser, aber – spezifizieren die Autoren – „dies bedeutet nicht, dass die Korallenriffe außer Gefahr sind; erstens, weil sie immer noch Kalziumkarbonat benötigen, um das Riff zu bilden (Material, das in einem versauerten Meer seltener sein sollte); zweitens, weil sie durch die Erwärmung des Wassers und die Algenblüten, die zur Korallenbleiche und deren Absterben führen können, immer bedroht bleiben . “ .
Den Beitrag der Versauerung zum Rückgang der Korallenriffe genau zu bestimmen, sei "schwierig, wenn nicht unmöglich, da andere Umweltfaktoren wie die Temperatur störend wirken" .
Im Jahr 2016 veröffentlichte die Zeitschrift Nature das Ergebnis eines In-situ- Experiments zur Reduzierung des Säuregehalts des Wassers, das ein Korallenriff badet (auf dem Niveau der vorindustriellen Ära): Die Riffkalzifizierung nahm im Experimentiergebiet deutlich zu. Laut Janice M. Lough deutet dies darauf hin, dass die derzeitige Versauerung der Ozeane "das Wachstum von Korallenriffen bereits beeinträchtigen kann" .
Forscher des Alfred-Wegener-Instituts in Deutschland haben 167 wissenschaftliche Studien zu 150 Meeresarten (von Korallen über Fische bis hin zu Krebstieren) zusammengestellt. Sie kommen zu dem Schluss, dass diese Arbeit "alle Tiergruppen durch den Anstieg der CO 2 -Konzentration negativ beeinflusst " ; am empfindlichsten gegen Versauerung sind „Korallen, Stachelhäuter und Weichtiere “, erklärt Dr. Astrid Wittmann. „Krebstiere wie Taschenkrebse oder Spinnenkrabben scheinen wenig von Versauerung betroffen sein, auch wenn eine gleichzeitige Erhöhung der Temperatur wird sicherlich ein Problem für sie sein“ .
Auch viele planktonische Organismen mit Kalkskelett oder andere Tiere mit Kalkschale (und insbesondere deren Larven) haben Schwierigkeiten, ihre Theka , Plankton oder Schale zu synthetisieren .
Im Ozean absorbiertes Kohlendioxid reagiert mit Wassermolekülen und bildet viele Ionen wie Hydrogencarbonat (entspricht Bicarbonat ). Die Bildung dieser Ionen verringert die Konzentration an Carbonationen, die für die Bildung von Calciumcarbonat notwendig sind . Calciumcarbonat ist jedoch für die Verkalkung von Korallen (und Muscheln) notwendig. Diese chemische Reaktion verhindert daher die normale Bildung von Korallen und Muscheln.
Eine Studie zu den Auswirkungen der Versauerung in der Antarktis bei Pteropoden (oder Meeresschmetterlingen ) zeigt, dass nach einer gewissen Versauerung des Wassers Individuen sterben (in knapp 48 Stunden), aber diese Tiere sind die Grundlage des Nahrungsnetzes in dieser Region und wie einige Algen ( Coccolithen ), die kalziumbasierte Schalen absondern, spielen sie eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf .
Junge australische Korallen, die unter den für 2100 erwarteten Temperatur- und CO 2 -Bedingungen gezüchtet wurden, zeigen weniger Skelettwachstum, aber sie entwickeln auch verschiedene Arten von Skelettfehlbildungen; das würde ihre Überlebenschancen und ihr gutes Wachstum am Riff gefährden.
Andere in Papua-Neuguinea durchgeführte Arbeiten zeigen unter ähnlichen Säurebedingungen eine starke Vermehrung nicht kalkhaltiger Algen und eine Verringerung der Korallenbiodiversität um etwa 40%. Wie der Bericht feststellt, sind Korallenriffe derzeit jedoch eine indirekte Einkommensquelle für rund 400 Millionen Menschen, die hauptsächlich in den Tropen leben.
Der Säuregehalt der Ozeane ist seit Beginn der industriellen Revolution um rund 30 % gestiegen . Dies entspricht einem pH-Abfall von 0,1 auf 8,1 oder 8,14, abhängig von den heutigen Quellen (die Ozeane sind also alkalisch und nicht sauer , ihr pH-Wert liegt über 7).
Die Abnahme des pH-Wertes von Meeresoberflächengewässern und die Zunahme des Partialdrucks von CO 2(pCO 2) treten je nach Region mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf, werden aber in großen subpolaren Regionen in subtropischen und tropischen Zonen bereits seit mehreren Jahrzehnten in situ nachgewiesen. Die extremsten Schwankungen finden sich in den Zeitreihen in den subpolaren Zonen, was damit zu erklären ist, dass dort die jahreszeitlichen Unterschiede in Temperatur und biologischer Produktivität am stärksten ausgeprägt sind.
Basierend auf Prognosen des IPCC (oder IPCC auf Englisch) ist der aktuelle Anstieg des CO 2- Gehaltsin der Atmosphäre wird erwartet, dass der pH-Wert des Weltwassers bis zum Ende des Jahrhunderts von derzeit 8,14 auf 7,8 sinken wird. Ein UNEP- Bericht schlägt eine Abnahme des pH-Werts um 0,3 bis 2100 vor, während eine Pressemitteilung des CNRS eine Abnahme um 0,4 vorschlägt.
In 2014 , der Bericht über die Auswirkungen der Ozeanversauerung auf Meeresbiologie (hundert Studien zu diesem Thema Synthese), bei der vorgestellten 12 - ten Sitzung des Übereinkommens über die biologische Vielfalt (CBD) in Pyeongchang hat (Südkorea) bestätigt , dass die Versauerung fortgeschritten (im Durchschnitt um 26 % seit vorindustrieller Zeit) und wenn der Ozean zwei Jahrhunderte lang mehr als ein Viertel des CO 2 aufgenommen hatanthropogen, die zur Versauerung der Meeresumwelt beitragen, "nahezu unvermeidlich werden die Kohlendioxidemissionen innerhalb von 50 bis 100 Jahren den Säuregehalt der Ozeane weiter auf ein Niveau ansteigen lassen, das massive, meist negative, auch auf Meeresorganismen und Ökosysteme haben wird". wie auf den von ihnen angebotenen Waren und Dienstleistungen ” . „Viele Studien zeigen eine Verringerung der Wachstums- und Überlebensraten von Korallen, Weichtieren und Stachelhäutern [Seesterne, Seeigel, Seegurken usw.]. » Manche Arten vertragen Versauerung besser als andere. Bei einigen kommt es zu einem Abbau ihrer sensorischen Systeme, was zu Verhaltensanomalien führt (Fische, bestimmte wirbellose Tiere). Die biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen und Kalzium werden beeinflusst, in Küstenhabitaten stärker als auf hoher See und schneller in der Arktis als in der (kälteren) Antarktis. „Die weltweiten Kosten der Auswirkungen der Ozeanversauerung auf tropische Schalentiere und Korallenriffe werden bis zum Ende des Jahrhunderts auf über 1 Billion US-Dollar pro Jahr geschätzt. " Versauerungsereignisse Einige haben bereits stattgefunden, darunter das Paläozän - Eozän (es gibt 56 Millionen Jahre), aber es scheint jetzt zu schnell zu sein, als dass sich viele Arten anpassen können. „Auch wenn die CO 2 -Emissionendeutlich reduziert werden, die Versauerung der Ozeane wird Zehntausende von Jahren andauern, dramatische Veränderungen der Ökosysteme und die Notwendigkeit, mit diesen Veränderungen umzugehen, scheint sicher. "
In den Jahren 2018 und 2019 gab es eine Rekorderwärmung zwischen 0 und 2.000 Metern, die letzten zehn Jahre waren die zehn wärmsten, die jemals im Ozean gemessen wurden. 2019 gab es auch einen neuen Rekord bei der Netto-CO 2 -Absorption durch den Ozean für den Zeitraum von 1982 bis 2019: ~ 2,4 Pg C, d. h. u + 0,2 Pg C im Vergleich zu 2018, der einen Trend fortsetzt, der in den Jahren 2000-2002 begann und die Versauerung der Ozeane verschlimmerte (pH sinkt in den meisten Ozeanen , insbesondere in seinen kälteren Gewässern: 0,018 ± 0,004 Einheiten pro Jahrzehnt seit der vorindustriellen Zeit).
Durch die Störung und Degradierung bestimmter Ökosysteme (insbesondere Korallenriffe ) werden durch die Versauerung des Meeres wichtige Ökosystemleistungen und im Allgemeinen alle Ökosysteme beeinträchtigt . Sie gefährdet viele Arten.
Durch die Beeinflussung von Schalentieren kann die Versauerung zu einer Verschlechterung der Wasser- und Sedimentqualität führen, da Filtertiere wie Muscheln und Austern fehlen, die täglich große Wassermengen filtern und reinigen.
Einige Seeigel reagieren empfindlich auf kleine pH-Abfälle (nahe denen, die innerhalb weniger Jahrzehnte erwartet werden), die ihre Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen.
Im Jahr 2013 wurden 540 Experten und Wissenschaftler am versammelten 3 e Monterey Symposium über die Versauerung der Ozeane (2012) wollte refokussieren die Aufmerksamkeit der politischen Entscheidungsträger zu diesem Thema Planeten Hinweis darauf , dass - während die Schale in Teilen der erodierten Schnecken Wasser beginnt zu werden Ozean - der Umsatz , der durch die Aktivitäten von Muschel- und Austernzüchtern und Fischern von Stachelhäutern (Seeigeln), Krebstieren (Garnelen, Krabben) und Fischen erzielt wird, nähert sich 130 Milliarden Dollar (96,5 Milliarden Euro), und dass der Rückgang oder das Verschwinden bestimmter Arten Der Verzehr durch den Menschen (insbesondere Fisch) hätte Folgen für die Ernährungssicherheit .
Sie fügen hinzu, dass Korallenriffe und Sande durch den Schutz der Küste und der Küstenfauna vor Wellen und Stürmen sowie durch den von ihnen geförderten Tourismus und die Fischerei Dienstleistungen erbringen, die auf 30 bis 375 Milliarden US-Dollar geschätzt werden (22 bis 278 Milliarden Euro). ) pro Jahr (je nach Berechnungsmethoden). Auch die Austern spielen eine wichtige Rolle im Fadenkreuz dieses Phänomens, da sich aufgrund der geringen Produktion von Schalen, die als schützendes Element in ihrem Wachstum dienen, nicht richtig entwickeln kann.
Die Auswirkungen der Versauerung sind bereits in der Aquakulturindustrie im Nordwesten der Vereinigten Staaten zu beobachten, die in Austernbrutereien eine hohe Sterblichkeit aufweist.
Die weltweiten Kosten der Auswirkungen der Ozeanversauerung auf tropische Schalentiere und Korallenriffe werden bis zum Ende des Jahrhunderts auf mehr als 1.000 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt.
Der Ozean enthält 50-mal mehr Kohlenstoff als die Atmosphäre und tauscht damit jedes Jahr erhebliche Mengen Kohlenstoff aus. In den letzten Jahrzehnten hat der Ozean die Rate des anthropogenen Klimawandels verlangsamt, indem er fast 30 % der anthropogenen Kohlendioxidemissionen absorbiert hat . Während diese anthropogene Kohlenstoffaufnahme das Ergebnis physikalisch-chemischer Prozesse ist, spielt die Meeresbiologie eine Schlüsselrolle im natürlichen Kohlenstoffkreislauf, indem sie große Mengen an Kohlenstoff in den Tiefen des Ozeans abbindet. Veränderungen dieser physikalischen, chemischen oder biologischen Prozesse könnten zu Rückkopplungen im Klimasystem führen und damit den fortschreitenden Klimawandel beschleunigen oder verlangsamen. Diese Rückkopplungen zwischen dem Klima, dem Ozean und seinen Ökosystemen müssen besser verstanden werden, um die Entwicklung der Eigenschaften des Ozeans der Zukunft und die kombinierte Entwicklung von CO 2 robuster vorhersagen zu können . Atmosphäre und Klima.
Wasser Versauerung verschlechtert auch die Planeten-Ozean Kohlenstoff Waschbecken, bereits durch den Abbau der angeschlagene Schicht Ozon und Wasserverschmutzung und Überfischung .
In den 2000er Jahren wurde aufgrund verschiedener Labor- und In-situ- Experimente verstanden, dass Gerüche, die vom Wasser getragen werden, eine wichtige Rolle für die Larven und Jungfische von Rifffischen spielen können, die sich an ihnen orientieren günstig für ihr Überleben und ihr zukünftiges Wachstum; Durch den Geruch des Riffs lassen sich die Larven nicht ins offene Meer mitreißen Die Larven der Rifffische haben, sobald sie schlüpfen, obwohl sie nur wenige Millimeter groß sind, eine effektive Sensorik, die es ihnen ermöglicht, die Gerüche zu erfassen in Wasser gelöst.
Es wurde lange geglaubt, dass die Larven von Korallenfischen in große Entfernungen fortgetragen werden und dass sie andere Riffe besiedeln könnten, während ihr heimisches Riff von anderswo geborenen Jungtieren besiedelt werden könnte. Eine Studie, die auf der Markierung von 10 Millionen Embryonen Pomacentrus amboinensis (in) basiert, die aus dem Great Barrier Reef entnommen und im Meer freigelassen wurden, zeigte, dass entgegengesetzte Larven zu ihrem Heimatriff zurückkehren und wahrscheinlich seine biochemische Signatur und seinen Geruch erkennen. Die meisten Larven werden sich tatsächlich sehr nahe an ihrem Geburtsort ansiedeln. Der Geruch ist für die Larven der untersuchten Korallenfische von entscheidender Bedeutung; es ermöglicht ihnen, die Anwesenheit anderer Fische (einschließlich Räuber) in den Riffen zu erkennen und ihre Treue zum Riff, zu den Eigenschaften vieler Korallenfische oder zu einem Individuum einer Symbiontenart (z. B. Anemone für das Amphiprion) zu erklären.
Eine Studie aus dem Jahr 2009 zeigt, dass bei den als Modellart verwendeten Clownfischen die Larven von Fischen, die der Wasserversauerung ausgesetzt sind, ihre Fähigkeit verlieren, den Geruch der Korallenhabitate zu unterscheiden, die sie zum Erwachsenwerden anstreben sollten. schlimmer noch, bei einem pH-Wert von 7,8 (was nach prospektiven Studien der von warmen Meeren um 2100 sein wird) werden sie dann stark von olfaktorischen Reizen angezogen, die sie normalerweise abstoßen, und ab einem pH-Wert von 7,6 scheinen sie keinen Geruch mehr wahrzunehmen Reize.
Neuere Arbeiten im Labor und in situ getestet an einem Riff in der Mitte des Riffs in Papua-Neuguinea natürlich durch eine vulkanische Entgasung natürlich angesäuertes permanentes Unterwasser-CO 2haben gezeigt, dass angesäuertes Wasser (vergleichbar mit dem, was die meisten Korallenriffe weltweit in 50 bis 80 Jahren baden werden, so die Forscher) einen unerwarteten und sehr deutlichen Einfluss auf das Verhalten bestimmter Fische hat: Sie verlieren nicht mehr den Geruch ihres Raubtiers , und sie setzen sich auf anormale, selbstmörderische Weise der Gefahr aus, gefressen zu werden (sehr gut gezeigt in einer australischen Dokumentarsendung von Arte im Jahr 2014). Fleischfressende Fische scheinen von diesem Phänomen stärker betroffen zu sein als pflanzenfressende Fische. Sei es die Versauerung oder die Wirkung von CO 2 als Molekül auf den beteiligten Fischen.
Aus all diesen Gründen gehen Munday & al (2010) davon aus, dass die Rekonstitution von Fischpopulationen in degradierten Riffgebieten während der Renaturierung durch die Versauerung der Ozeane, die somit die Widerstandsfähigkeit der Ozeane beeinträchtigen könnte, zunehmend erschwert oder sogar bedroht wird . Die Tatsache, dass bei 700 ppm CO 2, viele Fische werden vom Geruch von Raubtieren angezogen und das bei 850 ppm CO 2Sie verlieren die Fähigkeit, Raubtiere zu riechen und die Larven, die einer hohen Konzentration von CO 2 . ausgesetzt sindungewöhnlich aktiv und rücksichtslos sind, erhöht das Risiko, gefressen zu werden (die Sterblichkeit ist 5- bis 9-mal höher als normal und der CO 2 -Wert höher)zunimmt, desto höher ist die Raubtiermortalität). Ohne einen normalen Geruchssinn finden viele Larven möglicherweise auch nicht das Riff oder die Stelle am Riff, an der sie sich niederlassen sollten und verirren sich und sterben im Meer.
Eine weitere Studie aus dem Jahr 2011 zeigte, dass auch das Gehör des Anemonenfisches (Amphiprion percula) bei Ansäuerung des Wassers (ab dem Jugendstadium) beeinträchtigt wird, was zum Beispiel ihre Bewegungsfähigkeit zum Riff oder zu einem bestimmten Ort stört.
Im Jahr 2012 kam eine Studie zu dem Schluss, dass die Funktion der Neurotransmission des Geruchssystems der Fische durch Versauerung beeinträchtigt wird.
Auch die Reaktion von Räubern auf olfaktorische Reize ihrer Lieblingsbeute wird durch die Versauerung reduziert, wie eine Studie aus dem Jahr 2015 an jungen Haien zeigt, die fünf Tage lang in normales Wasser gelegt oder mit CO 2 angereichert wurden . wie wir denken, dass das Meerwasser 2050 oder 2100 sein wird.
Es ist noch unklar, ob diese abnormalen und schädlichen Verhaltensweisen für die Arten, die sie adoptieren, (und wie schnell) verschwinden könnten (über die Mechanismen der natürlichen Selektion ).
Die Versauerung der Ozeane führt zu einer Veränderung der Zusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaften . Die Absorption von atmosphärischem Kohlenstoff Dioxid durch den Ozean bildet eine saure Verbindung, Kohlensäure (H 2 C0 3durch die Reaktion zwischen Wasser und Kohlendioxid: CO 2+ H 2 O= H 2 C0 3. In dieser Form kann Karbonat nicht an Calcium binden, wodurch die Schalenbildung bei kalzifizierenden Phytoplanktonarten verhindert wird.
Das vermehrte Vorhandensein von H + -Ionen in angesäuertem Meerwasser kann auch dazu führen, dass sich bereits gebildete Schalen auflösen. Das Carbonat wird aus dem Calcium gerissen und bindet dann an ein H + -Ion, wodurch die Hülle strukturell geschwächt zurückbleibt.
Die Versauerung der Ozeane führt beim Coccolithophor E. huxleyi zu einer Verringerung des Zelldurchmessers und einer erhöhten Wachstumsrate . Bei anderen Coccolithophor- und anderen Phytoplanktonarten mit Schalen ist eine Abnahme der Verkalkung sowie eine Auflösung der Schalen zu beobachten. Eine andere Studie hat auch gezeigt, dass die Biomasse und Produktivität von Phytoplankton in niedrigen und mittleren Breiten aufgrund einer Zunahme der Kohlendioxidkonzentration an der Meeresoberfläche möglicherweise sinkt. Dies kann durch einen Temperaturanstieg an der Oberfläche des Ozeans erklärt werden, der eine Zunahme der thermischen Schichtung seiner oberen Schichten verursacht und eine Verringerung der vertikalen Vermischung von Nährstoffen mit Oberflächenwasser verursacht, was die Photosyntheserate verlangsamt .
Nicht kalzifizierende Phytoplanktonarten wie Cyanobakterien und Grünalgen sind von der Versauerung unterschiedlich betroffen. Einige Arten scheinen aus unterschiedlichen Gründen vom Umbruch zu profitieren. Ein saureres Milieu würde unter anderem die Verfügbarkeit bestimmter Nährstoffe erhöhen sowie die interspezifische Konkurrenz durch eine Verringerung der Artenzahl in einem bestimmten Ökosystem (Verlust kalkbildender Arten) reduzieren. Dies führt zu einem exponentiellen Wachstum bestimmter Mikroalgenarten und damit zur Eutrophierung der betroffenen Gewässer.
Über die Folgen des Verlustes von Diversität und Biomasse von Phytoplankton-Populationen ist wenig bekannt; Es ist jedoch bekannt, dass Phytoplankton die Grundlage des ozeanischen Nahrungsnetzes bildet und dass diese Organismen für fast 50 % der gesamten Primärproduktivität verantwortlich sind .
Deutschland hat die 1 st September 2009ein nationales Forschungsprogramm zur Ozeanversauerung (BIOACID für " biologische Auswirkungen der Ozeanversauerung ") mit 8,5 Millionen Euro über 3 Jahre (davon 2,5 Millionen für das Leibniz-Institut für Meereswissenschaften in Kiel, das das Programm koordiniert) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ( BMBF ). Ab 2009 beteiligen sich mehr als 100 Forscher (Biologen, Chemiker, Physiker, Paläontologen, Mathematiker etc.) aus 14 Instituten sowie ein Unternehmen an der Spitze der Sensorik . Das Programm konzentriert sich auf die Nord- und Ostsee sowie auf polare oder tropische Gebiete, die besonders anfällig für Versauerung sind.
Geplant sind Partnerschaften mit anderen Ländern, unter anderem mit englischen Wissenschaftlern aus dem 2010 gestarteten Forschungsprogramm zur Meeresversauerung ("UKOA"), den USA und der Europäischen Union (Stipendium mit dem "EPOCA"). Nach Angaben seiner Initiatoren ist es das weltweit erste Programm dieser Bedeutung.
Eine der Schwierigkeiten besteht darin, die synergistischen Effekte besser zu verstehen, die zwischen der Versauerung, dem Temperaturanstieg, den Anoxiezonen und anderen anthropogenen Veränderungen der Umwelt bestehen, die die globalen Veränderungen verschlimmern und / oder beschleunigen könnten.
Untersuchungen zu den Auswirkungen dieser Versauerung zeigen, dass die Arten mit Muscheln (mikroskopisches Plankton an der Basis der Nahrungskette , Muscheln, Weichtiere oder Korallen) umso schwieriger sind, sie herzustellen, je höher die Versauerungsrate ist. Die Versauerung verändert auch das Verhalten von Fischen in Bezug auf die Fähigkeit, nach Beute zu suchen oder einem Raubtier zu entkommen, und die Forschung wird fortgesetzt, um herauszufinden, warum.
Der nördliche Indische Ozean ist aufgrund seiner geografischen Konfiguration um mindestens 10 % saurer als der Atlantik und der Pazifische Ozean. Der Indische Ozean ist tatsächlich vom Arktischen Ozean getrennt, und die Chemie des Nordens seines Beckens wird von den Flüssen beeinflusst, die den wichtigen eurasischen Kontinent entwässern, sowie von den Monsunregen.
Der pH-Wert der Ozeane variiert stärker in den kalten Gewässern Sibiriens, Alaskas, des pazifischen Nordwestens und der Antarktis. Im Frühjahr und Sommer absorbieren die beeindruckenden Planktonblüten einen Teil des CO 2im Wasser vorhanden, Säure reduzierend. Im Winter hingegen steigt der Säuregehalt durch den Auftrieb von CO 2 -reichem Wasser . Meerestiefen.
Eine Studie veröffentlicht in Juni 2015, geleitet von Forschern der LSCE, weist darauf hin, dass das Mittelmeer zwischen 1800 und 2001 zwischen 1 und 1,7 Gt Kohlenstoff (Milliarden Tonnen) anthropogenen Ursprungs absorbiert hat . Dies führte zu einer pH-Abnahme von durchschnittlich 0,08 Einheiten oder einer Erhöhung des Säuregehalts um 20 %. Diese Variation ähnelt der Entwicklung offener Ozeane, obwohl die Aufnahme von CO 2anthropogen durch das Mittelmeer ist dort intensiver. Auf der anderen Seite ist die Versauerungsrate der Grundwasser des Mittelmeers aufgrund ihrer schnellen Erneuerung, wie im Golf der Löwen, höher als die der tiefen Ozeane.
Die Untersuchung eines Gebiets in der Nähe des Vesuvs im Mittelmeer, das einem pH-Wert ausgesetzt war, der mit dem für 2100 erwarteten vergleichbar ist, zeigt einen Rückgang der Biodiversität der kalkhaltigen Organismen um 70 %, erklärt Herr Gattuso. Und ein Rückgang der Diversität anderer Organismen um rund 30 %.
pH-Wert von Oberflächenwasser (1990er Jahre)
Zeitgenössische Alkalität
anthropogener Druck in Verbindung mit CO 2 (1990er)
CO 2 vertikales Inventar (1990er)
Zeitgenössischer gesamter anorganischer Kohlenstoff
Vorindustrieller anorganischer Gesamtkohlenstoff
FCKW-11 (zeitgenössisch)
FCKW-12 (zeitgenössisch)
( AOML (en) ) in situ CO 2 -Rate/ Sensor (SAMI-CO 2) (Korallenstudie / NOAA )
( PMEL ) CO 2 -Messungin Versauerungsstudien ( NOAA )