Natürliche Kohlendioxidquellen zeigen die möglichen Folgen ansteigender Treibhausgasemissionen

Natürliche Kohlendioxidquellen in Papua Neuguinea geben Wissenschaftlern die einmalige Gelegenheit zu sehen, wie tropische Korallenriffe sich verändern werden, wenn dem vom Menschen verursachte Kohlendioxidausstoss keine Grenzen gesetzt werden. Bleibt alles beim Alten schätzen die Klimaforscher vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), dass bis zum Jahr 2100 die Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre auf mindestens 750 ppm ansteigen wird. Die Ozeane werden etwa ein Drittel dieses zusätzlichen CO2 aufnehmen, was dazu führen wird, dass der pH-Wert von 8,1 auf 7,8 fallen wird.

Dr. Katharina Fabricius, Wissenschaftlerin am Australian Institute of Marine Science (AIMS) hat zwei Expeditionen mit Forschern aus sechs Ländern, darunter Papua Neuguinea, USA und Deutschland, geleitet. Darunter war eine Gruppe vom Bremer Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. Die Bremer sind Experten für Mikrosensoren, einem wichtigen Forschungsinstrument um Korallen zu untersuchen.

Das Forscherteam untersuchte drei natürliche Kohlendioxidquellen in der Milne Bay Provinz auf Papua Neuguinea. Die Quellen wurden vor ein paar Jahren von Dr. Fabricius per Zufall entdeckt, als sie Biodiversitätsstudien betrieb. Diese Quellen sind deshalb so einzigartig und wertvoll für die Forschung, weil sie kühle Quellen sind und CO2 in einem tropischen Korallenriff produzieren. Die neuen Untersuchungen geben Wissenschaftlern erstmals die Gelegenheit, die Effekte von ansteigenden Kohlendioxidemissionen auf ein Korallenriff zu betrachten. Ursache für die an den Quellen aufsteigenden Blasen von Kohlendioxid ist vulkanische Aktivität.

Diese Woche erscheint ein wissenschaftlicher Artikel über die ersten Ergebnisse im international angesehen Journal Nature Climate Change. Hier berichten zum ersten Mal Forscher über ein tropisches Korallenriff-Ökosystem, das sich an gestiegene Kohlendioxid-Konzentrationen angepasst hat. Unsere Ergebnisse belegen, dass es einige Gewinner, aber viele Verlierer geben wird, wenn tropische Korallenriffe dem gestiegenen Säuregehalt des Ozeans ausgesetzt werden, sagt die Leiterin Dr. Katharina Fabricius.

Früher konnten wir nur mit Laborversuchen arbeiten. Diese wichtigen Experimente zeigten zwar den schädlichen Effekt der Ozeanversauerung auf viele Arten, aber die natürlichen Quellen in Milne Bay geben ein viel deutlicheres Bild darüber, was passiert, wenn ein gestiegener Kohlendioxidgehalt für viele Jahrzehnte auf eine Korallenriff einwirkt. Wir konnten um die Quelle einen pH-Gradienten messen. Je dichter wir uns der Quelle näherten, desto niedriger wurde der pH.
Mit absteigendem pH verringert sich die Anzahl und Arten der Korallen und die Diversität fällt um 40%. Grosse massive Steinkorallen (Porites sp.) dominieren das Riff nahe der Quelle. Die Dichte verzweigter und flechtenförmiger Korallen und von Weichkorallen und Schwämmen verringerte sich um Zweidrittel. Die wichtigste Information für uns war, dass unterhalb von pH 7,7 das Riff nicht weiter wuchs, sagt Dr. Fabricius.

Martin Glas, Co-Autor vom Bremer Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie ergänzt: Nicht nur die Korallen litten unter dem gestiegenen CO2-Gehalt, auch andere Kalkbildner wie Foraminiferen und bestimmte Algen gingen deutlich zurück. Das ist eine besonders schlechte Nachricht, denn diese Organismen tragen wesentlich zum Kalziumkarbonat-Haushalt des Riffes bei. Sie sind die Schlüsselorganismen für ein gesundes Riffsystem.
Unter den wenigen Gewinnern ist das Seegras, das sich drei bis vier Mal stärker ausbreiten konnte.

Dr. Fabricius betonte, die Versauerung der Ozeane führt zu einer deutlichen Veränderung im Ökosystem Korallenriff. Das sei das Ergebnis dieser Studie.
Der Niedergang der komplexeren Korallen zugunsten einfacherer Korallen bedeutet weniger Lebensraum für die vielen zehntausenden Arten, die die Vielfalt von heutigen Korallenriffen ausmachen.

In den Bereichen mit hohem Kohlendioxidgehalt gibt es 50-80% weniger junge Korallen. Das Riff wird damit anfälliger für Naturereignisse wie tropische Wirbelstürme.
Wir können zeigen, dass die Artenvielfalt eines Korallenriffs mit ansteigendem Kohlendioxidgehalt abnimmt. Korallenriffe, die dem hohen Kohlendioxidgehalt ausgesetzt sind, wie er für das Ende des Jahrhunderts prognostiziert wird, sind verarmt und ihnen fehlt die Komplexität von gesunden Riffen. Diese Veränderungen werden nur durch die Versauerung verursacht, nicht durch den vorhergesagten Temperaturanstieg von +2 °C durch den Treibhauseffekt. Die +0,5 °C Erwärmung der Tropen in den letzten 50 Jahre hat schon zu erheblichen Korallenbleichen und abnehmenden Korallenwachstum geführt.

Dr. Fabricius sagt: Der Anstieg an atmosphärischem Kohlendioxid wird sich beschleunigen wegen der zivilisatorischen Aktivitäten. Die Bandbreite an Kohlendioxidgehalten in der Milne Bay Quelle ist vergleichbar mit den prognostizierten Werten für Ende des Jahrhunderts. Es wäre katastrophal, wenn der pH-Wert unter 7,8 sinkt. Unsere Forschungsergebnisse beweisen, dass wir schnellsten die Emissionen von CO2 verringern müssen, sonst drohen dramatische Verluste bei den Korallenriffen. Für Dr. Fabricius ist es wichtig, diese Untersuchungen in Papua Neuguinea fortzuführen. Weitere Expeditionen sind geplant.

Quelle: Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie