Toxizität – Wissenschaftler ziehen neue Verbindungen zwischen Klimawandel und Erwärmung der Ozeane

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Geowissenschaftler der University of Toronto untersuchten, wie sich die Ozeanchemie im Laufe der Erdgeschichte entwickelt hat und fanden Ähnlichkeiten zwischen einem Ereignis, dass sich vor 55 Millionen Jahren ereignet hat und den aktuell prognostizierten weltweiten Temperaturentwicklungen in Bezug auf den CO2-Eintrag in die Atmosphäre und den Sauerstoffgehalt in den Ozeanen. Wenn sich die Ozeane erwärmen, nimmt der Sauerstoffgehalt ab, während der Schwefelwasserstoff zunimmt, wodurch die Ozeane giftig werden und Meeresarten gefährdet werden.

“Es ist schon einmal passiert und es könnte wieder passieren.”

Sauerstoffkonzentrationen bei 1.000 Metern Wassertiefe im rezenten Ozean. Rötliche bis gelbe Farben zeigen Bereiche mit hohem Sauerstoffgehalt. Blautöne zeigen Bereiche mit einem niedrigen Sauerstoffgehalt, die in einer wärmeren Welt potentiell anfällig für Schwefelwasserstoffvergiftungen sind. (Bild mit freundlicher Genehmigung von Uli Wortmann / Universität von Toronto.)

Das ist die Warnung der Ozeanwissenschaftler der Universität von Toronto und der Universität von Kalifornien, Santa Cruz, in einer kürzlich in Science veröffentlichten Studie, die zeigt, wie ein Anstieg des CO2 in der Erdatmosphäre vor mehr als 50 Millionen Jahren die Ozeanchemie des Planeten dramatisch verändert hat.

Die Forscher gehen davon aus, dass die Zukunft vieler Fischarten in unseren Ozeanen gefährdet sein könnte, wenn die globalen Kohlenstoffemissionen in der Gegenwart weiter steigen.

“Unsere Studie zeigt, dass es bei der Erderwärmung nicht nur um extreme Wetterereignisse oder heißere Sommer geht, sondern das sie das Potenzial hat, die Meeresstruktur mit unbekannten Folgen für die Fischerei zu verändern”, sagte Professor Uli Wortmann vom Department für Geowissenschaften der Fakultät für Geowissenschaften der UT und Co-Autor der Studie.

“Und das ist nicht das erste Mal, dass dies passiert ist.”

“Wir zeigen, dass das letzte Mal, als große Mengen CO2 in die Atmosphäre injiziert wurden, sich nicht nur der Planet aufheizte – das so genannte Paläozän-Eozän-Thermalmaximum, vor etwa 55 Millionen Jahren -, sondern es veränderte sich auch die Chemie des Ozeans ganz deutlich”, sagte Wortmann. 

Es ist allgemein anerkannt, dass ein CO2-Anstieg eine globale Erwärmung zur Folge hat, die wiederum zu weniger Sauerstoff in unseren Ozeanen führt. Durch weniger Sauerstoff können sulfatfressende Bakterien gedeihen, wodurch Schwefelwasserstoff entsteht – ein Breitspektrum-Toxin, das schon in geringen Konzentrationen tödlich ist.

“Dies wird Fischarten betreffen, die tief im Meer leben oder in tiefe Tiefen tauchen”, sagte Wortmann. “Vor allem würde es Raubtiere wie Thunfische und Wale betreffen, die wiederum Auswirkungen auf Fischarten haben, die in den kommerziell relevanteren Flachwassergebieten leben – bis zu 200 Meter unter dem Meeresspiegel – und auf diejenigen, die in mittleren Tiefen leben – etwa 1.000 Meter unter der Meeresoberfläche.

“Der mittlere und tiefe Ozean ist der größte und am wenigsten erforschte Teil unseres Planeten. Er beherbergt Tintenfische und seltsame Tiefseefische, aber auch einige kommerziell wichtige Fische wie den Patagonischen Zahnfisch, auch bekannt als chilenischer Seebarsch.”

Das Paläozän-Eozän-Thermalmaximum (PETM) hat seinen Namen von der Grenze zwischen zwei Perioden in der Vergangenheit der Erde. Die Menge an CO2, die während des Berichtszeitraums in die Atmosphäre gelangte, entsprach der vorhergesagten CO2-Entwicklung in der Atmosphäre gegenüber dem Jahr 2100, die vom Weltklimarat der Vereinten Nationen angenommen wurde, wenn die Emissionen im 21. Jahrhundert weiter steigen. Es wird als ein gutes Modell für die gegenwärtige Verbrennung von fossilen Brennstoffen angesehen und von Wissenschaftlern im Zusammenhang mit dem Klimawandel intensiv untersucht.

Im Zuge der Erforschung der Entwicklung der Ozeanchemie in den letzten 60 Millionen Jahren stolperte Yao über einige ungewöhnliche Daten – die in früheren niedrig auflösenden Arbeiten von Paytan angedeutet wurden -, die laut Wortmann die konventionelle Meinung für fehlerhaft halten würde. Als die Autoren bemerkten, dass sie mit dem PETM-Intervall übereinstimmten, gruben sie tiefer nach weiteren Daten und konnten zeigen, dass es sich nicht um ein Mess-Artefakt handelte, sondern um ein echtes Signal.

“Erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen gehen Hand in Hand mit dem Sauerstoffverlust im Ozean und dies ist der erste Beweis, dass die CO2-Freisetzung aus menschlicher Aktivität groß genug sein könnte, um Teile des Ozeans in ein giftiges Gebräu zu verwandeln”, sagte Wortmann.

Obwohl die Forscher nicht genau sagen können, wie lange es dauern würde, bis sich die Auswirkungen des erhöhten CO2-Gehalts bemerkbar machen, sagen sie dennoch, dass der Übergang schnell vonstatten gehen würde.

“Unsere Studie ist ein weiteres Puzzleteil”, sagte Yao. “Es hebt einen oft übersehenen Aspekt der globalen Debatte zum Klimawandel hervor: Was wird mit der Meeresfischerei in einer sich drastisch erwärmenden Welt passieren?”

Veröffentlichung: Weiqi Yao, Adina Paytan, Ulrich G. Wortmann. Large-scale ocean deoxygenation during the Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Science, 2018; eaar8658 DOI: 10.1126/science.aar8658

Quelle: off. Pm der University of Toronto

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.