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Globale Erwärmung: Klimawandel beeinträchtigt marine Produktivität

Phytoplankton
Die steigenden Meerestemperaturen von derzeit 0,2 Grad pro Jahrzehnt haben die Biomasse und das Wachstum des marinen Phytoplanktons gemindert. Damit schwindet ein wichtiger Speicher für Kohlendioxid, und das gesamte Nahrungsnetz der Ozeane gerät in Gefahr, berichten Forscher um Michael Behrenfeld von der Oregon State University [1].

Die Wissenschaftler hatten die über neun Jahre hinweg erfassten Daten des Sea-viewing Wide Field-of-View Sensor (SeaWiFS) an Bord des OrbView-2-Satelliten ausgewertet. Anhand der Ozeanfärbung lässt sich die Biomasse des Phytoplanktons und die Fotosynthese-Aktivität errechnen. Demnach stieg die Produktivität seit 1997 zunächst an, bis sie 1999 ein Maximum erreichte – parallel zu einer globalen Abkühlung nach einem sehr ausgeprägten El Niño. Mit Einsetzen einer weltweiten Erwärmung seit 2000 begann die Produktivität hingegen zu fallen, in manchen Regionen sogar um über dreißig Prozent.

Dahinter steckt, dass wärmere Oberflächentemperaturen die Durchmischung der verschiedenen Wasserschichten erschweren, und die winzigen Meeresalgen daher zu wenig Nährstoffe bekommen, die sie für ihr Wachstum benötigen. In den hohen Breiten hingegen würde die stärkere Schichtung verhindern, dass die Algen hier an den Umwälzstellen der ozeanischen Förderbänder weiter in großen Mengen in die Tiefe gerissen werden – hier könnte die Produktivität also steigen. Die Verluste in den gemäßigten und tropischen Breiten würden damit aber wohl nicht ausgeglichen.

Insgesamt bestreitet das Phytoplankton der Meere die Hälfte der globalen Fotosynthese. Bei einer weiteren Abnahme befürchten die Forscher eine fatale Rückkopplung: Binden die Meeresorganismen weniger Kohlendioxid aus der Atmosphäre, weil ihnen die Ozeane zu warm werden, steigert sich der Treibhauseffekt – und die Oberflächentemperaturen klettern noch stärker. Zusätzlich schmälerte sich die breite Basis der marinen Nahrungskette, mit unabsehbaren Folgen für die Tierwelt und letztlich auch menschliche Ernährung.

Während die Folgen des massiven Treibhauseffekts vor 55 Millionen Jahre bekannt sind, bleibt hier die Quelle der Treibhausgase weiterhin unklar, fassen Mark Pagani von der Yale-Universität und seine Kollegen zusammen. Angesichts der unvorstellbaren Mengen an Kohlendioxid oder Methan, die dafür in die Luft gelangt sein müssten, folgern die Forscher, dass das Klima zumindest damals wohl weit empfindlicher auf die Zunahme von Treibhausgasen reagiert hat, als bislang vermutet [2].

Momentan wird bei einer Verdopplung der CO2-Werte, wie sie für Mitte des Jahrhunderts erwartet wird, mit einer Temperaturzunahme von 1,5 bis 4,5 Grad Celsius gerechnet. Angewendet auf die Erwärmung am Ende des Paleozäns entspräche dies einer Freisetzung von 5400 bis 112 000 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Zum Vergleich: Die gesamten derzeit verfügbaren fossilen Brennstoffressourcen belaufen sich auf 5000 Milliarden Tonnen. Wenn also kein derart immenser Ausstoß stattgefunden hatte, so mussten damals die Temperaturen um mehr als 2,5 Grad pro Kohlendioxidverdopplung geklettert sein. Sollte der Hauptschuldige Methan heißen, sprechen die Forscher sogar von 5,6 Grad mehr. Im Rahmen der Erwärmung an der Grenze von Paleozän zu Eozän waren die Temperaturen global innerhalb von nur 10 000 Jahren um fünf Grad geklettert und für 170 000 Jahre auf diesem Niveau geblieben. (af)

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