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Klima: Antarktische Vereisung beeinflusste Kohlenstoffkreislauf

Wie die Vereisung der Antarktis vor 34 Millionen Jahren mit der gleichzeitigen drastischen Abnahme der Kohlendioxidgehalte der Atmosphäre zusammenhängt, haben Wissenschaftler um Agostino Merico vom GKSS-Forschungszentrum Geesthacht und seine Kollegen geklärt. Demnach bewirkten die sinkenden Meeresspiegel über eine ganze Kette von Ereignissen, dass sich der globale Kohlenstoffkreislauf an der Grenze vom Eozän zum Oligozän dramatisch veränderte.

Kohlenstoffkreislauf: Umwälzungen im Oligozän | Prozesse, die vor rund 34 Millionen Jahren den Kohlenstoffkreislauf beeinflussten: Als die Antarktis am Ende des Eozäns vereiste, sank der Meeresspiegel; ehemals meerbedecktes Kalkgestein verwitterte nun, wobei Kalk ins Meer gespült wurde. Dadurch verlagerte sich in den Ozeanen die "Kalcit-Kompensationstiefe" (CCD) nach unten. Bei tieferen CCD wird mehr Kohlenstoff in Kalziumkarbonat-Sedimenten am Meeresgrundes eingelagert, während gleichzeitig der Atmosphäre kompensatorisch mehr Kohlendioxid entnommen und im Meer gebunden wird; der atmosphärische Anteil an Kohlendioxid sinkt entsprechend.
Anhand von Modellrechnungen schlussfolgern die Geowissenschaftler, dass mit dem sinkenden Meeresspiegel, da große Mengen Wasser als antarktischer Eisschild einfroren, kalkhaltige Gesteine des Kontinentalschelfs trocken fielen und verwitterten. Der dabei frei gesetzte Kalk wurde von Regen- und Flusswasser ins Meer gespült und sorgte dort letztendlich dafür, dass sich in den Ozeanen die "Kalzit-Kompensationstiefe" (Calcite Compensation Depth, CCD) in tiefere Wasserschichten verlagerte. Die CCD bezeichnet jene Wassertiefe, in der sich der Eintrag von Kalziumkarbonat und seine Auflösung im Gleichgewicht befindet, so dass unterhalb der Grenze kein Kalk mehr im Wasser auftritt.

Bei tieferen CCD stehen nun ausgedehntere Flächen zur Verfügung, in denen sich Kalziumkarbonate am Meeresgrundes ablagern können – womit auch der Anteil des damit festgelegten Kohlenstoffs zunimmt. Gleichzeitig wird der Atmosphäre zum Ausgleich mehr Kohlendioxid entzogen und im Meer gebunden; der atmosphärische Anteil an Kohlendioxid sinkt entsprechend.

Merico und seine Kollegen weisen darauf hin, dass die beschriebenen Prozesse sich in der Zukunft wegen eines durch den Klimawandel hervorgerufenen Meeresspiegelanstiegs umkehren könnten; die CCD würde steigen. Gleichzeitig würden die Ozeane saurer werden, was Nebenwirkungen auf Meeresorganismen wie etwa Korallen, Muscheln oder einiger Einzeller hat, die Schalen aus Kalk bilden.

"Die Neubildung von karbonathaltigen Riffen hängt von der Überlebensfähigkeit der kalzifizierenden Organismen während der Versauerung der Meere ab", erläutert Merico. Bei sinkenden pH-Werten könnten Steinkorallen oder andere Organismen, die Skelette oder Schalen aus Kalziumkarbonat produzieren, langsamer wachsen und zerbrechlicher werden. In der Folge würden sie weniger Kalk binden und somit geringere Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid der Atmosphäre entziehen. (jo)

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