Man kennt es aus der Sprudelflasche – gelöstes Kohlendioxid macht Wasser säuerlich. Ähnliches passiert auch im globalen Maßstab: CO2 aus der Atmosphäre reagiert mit dem Oberflächenwasser der Meere zu Kohlensäure und lässt den pH-Wert sinken. Auf diese Weise absorbieren die Ozeane mehr als 40 Prozent des vom Menschen verursachten Treibhausgases aus der Atmosphäre. Doch dieser Prozess ist problematisch: Die Ozeanversauerung kann die Fähigkeit von kalkbildenden Organismen wie Korallen, Muscheln oder einigen Planktonarten stören, ein voll funktionsfähiges Kalkskelett aufzubauen. Diese Zusammenhänge sind bekannt, allerdings fehlten bisher zuverlässige Langzeitmessungen und historische Datensätze, die den Einfluss der CO2-Aufnahme auf den pH-Wert des Meeres verdeutlichen.
Geschichte in den Schichten eines Methusalems
Um nun Daten zu liefern, hat ein französisch-deutsches Wissenschaftlerteam ein ganz spezielles Archiv zu Rate gezogen: Eine uralte Steinkoralle aus dem Südpazifik. Die beeindruckenden Natur-Gebilde können mehrere hundert Jahre alt werden. Sie wachsen zwischen einigen Millimetern und mehreren Zentimetern pro Jahr und bilden dadurch Wachstumsringe aus – ähnlich wie Baumstämme. „Wie Bohrkerne aus alten Bäumen oder dem Eis der Polkappen bieten uns auch Korallenbohrkerne einen Blick in die Klimageschichte der Meeresregion, in der sie entnommen wurden, und erlauben es uns, Aussagen für die Zukunft zu machen“, sagt Co-Autor Henry Wu vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT).
Wie die Forscher erklären, sammeln sich in den Kalkstrukturen der Korallen Informationen über die Chemie des Meerwassers an: Je nach Umweltbedingungen bauen die Meeresstiere unterschiedliche Mengen an Spurenelementen in ihr Kalkskelett ein. Im Rahmen der Studie entnahm das Forscherteam einer kompakten Steinkoralle der Gattung Diploastrea im Südpazifik einen Bohrkern, der einen Rückblick bis ins Jahr 1689 ermöglichte. Die Forscher hatten bei ihren Untersuchungen vor allem die Gehalte bestimmter Isotope des Elements Bor und von Sauerstoff im Visier. Bor ist ein natürlicher Bestandteil von Meerwasser und seine Isotope sind empfindlich gegenüber Veränderungen des pH-Wertes im Ozean. Zusätzlich liefern Sauerstoffisotope Informationen über die Temperatur des Wassers, erklären die Wissenschaftler.
Die Versauerung zeichnet sich ab
Wie sie berichten, zeichnete sich in den Analyseergebnissen deutlich ab, wie durch den Einfluss der industriellen Revolution gegen Ende des 19. Jahrhunderts eine deutliche Abnahme des pH-Wertes begann. Auch zeigten sich die Effekte des berühmten Klimaphänomens El Niño, das in dieser Meeresregion regelmäßig zu einer Erwärmung des Oberflächenwassers führt. Während dieser Anomalie ändern die Passatwinde und Meeresströmungen im Pazifik ihre Richtung und verursachen dort erhebliche Temperaturänderungen. Diese beeinflussen ebenfalls den pH-Wert, da wärmeres Wasser weniger CO2 aufnimmt als kaltes, erklären die Forscher. „Diese Variationen erfassen und zuordnen zu können, ist wichtig“, so Wu. „Denn nur so können wir natürliche Schwankungen des pH-Wertes von denen unterscheiden, die der Mensch durch seine CO2-Emissionen verursacht.“
