Entwicklung des Säuregrads im Nordpazifik rekonstruiert

Steigen die Konzentrationen an Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre, gelangen auch immer größere Mengen des Gases in die Meere. Zusammen mit dem Wasser bildet CO₂ dann Kohlensäure, die den pH-Wert der Ozeane sinken lässt. Welche Auswirkungen das auf die Ökosysteme haben wird, ist noch weitgehend offen. Ein Team um Jan Fietzke vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel konnte jetzt den Säuregrad des Nordpazifiks seit Ende des 19. Jahrhunderts auf Monate genau rekonstruieren. Die in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlichte Studie offenbart einen klaren Versauerungstrend, aber auch starke saisonale Schwankungen.

Untersuchte Region im Nordpazifik

Die Wissenschaftler analysierten Proben von Algen der Art Clathromorphum nereostratum. Diese Algen bilden im Nordpazifik und in der Beringsee große Riffe mit festen Kalkstrukturen. In ihnen sind schon mit bloßem Auge Jahresringe zu erkennen, die – ähnlich wie bei Bäumen – Informationen über die jeweiligen Umweltbedingungen enthalten. Um diese Informationen zu entschlüsseln, nutzten Fietzke und seine Kollegen ein Verfahren namens Laserablation. Dabei schießt ein spezieller Laser an vorher genau definierten Punkten Material aus der Probe. „Ein einzelner Probenpunkt ist gerade einmal ein zehntel Millimeter groß“, erläutert Fietzke. Das abgelöste Material wird anschließend automatisch in ein Massenspektrometer geführt, in dem sich verschiedene Isotopenverhältnisse in der Probe messen lassen. Für die aktuelle Studie nutzte die Arbeitsgruppe zwei Isotope des chemischen Elements Bor, deren Verhältnis zueinander als zuverlässiger Indikator für den pH-Wert des Meerwassers gilt.

Bei der Analyse ergab sich, dass der pH-Wert im Nordpazifik tatsächlich seit Ende des 19. Jahrhunderts sinkt, das Wasser also versauert. „Der Trend passt genau zu den steigenden Kohlendioxidwerten in der Atmosphäre“, erklärt Koautorin Federica Ragazzola von der University of Bristol in England. Gleichzeitig offenbarte die monatsgenaue Auflösung aber auch starke Schwankungen des pH-Werts innerhalb eines Jahres. Vermutlich stammen sie daher, dass in der Herkunftsregion der Kalkalge große Tangwälder wachsen. „Im Frühjahr und Sommer verbraucht der Tang große Mengen an CO₂. Im Wasser entsteht also weniger Kohlensäure, der pH-Wert steigt“, erklärt die Biologin.

Die jetzt vorliegende Studie soll erst der Anfang sein. „Diese und ähnliche Arten von Kalkalgen gibt es in allen Ozeanen in den hohen Breiten. Sie können mehrere Tausend Jahre alt werden. Dank der Laserablation können wir mit weiteren Proben in Zukunft noch viel weiter in die Vergangenheit zurück, um detailliert pH-Wert und andere Umweltparameter zu rekonstruieren“, betont Fietzke. Solche Daten sind wichtig, um die möglichen Folgen einer Ozeanversauerung beurteilen zu können.