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Das Geheimnis des Kohlenstoffkreislaufs der Ozeane: Welche Auswirkungen hat er auf das globale Klima?
Der marine Kohlenstoffkreislauf bezeichnet den Austausch von Kohlenstoff im Ozean sowie zwischen diesem und der Atmosphäre, dem Erdinneren und dem Meeresboden. An diesem komplexen und vielschichtigen Prozess sind zahlreiche natürliche Wechselwirkungen beteiligt, die den Kohlenstofffluss rund um den Globus ermöglichen und dafür sorgen, dass er allen Lebensformen zur Verfügung steht. Da sich der globale Klimawandel verschärft, wirkt sich der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane nicht nur auf das marine Ökosystem aus, sondern hat auch tiefgreifende Auswirkungen auf den Klimawandel.
Der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane ist der Kernprozess des globalen Kohlenstoffkreislaufs, der zwei Formen von anorganischem Kohlenstoff und organischem Kohlenstoff umfasst und durch die Umwandlung von belebter und unbelebter Materie Kohlenstoffströme erzeugt.
Die drei Hauptprozesse oder „Pumpen“ des Kohlenstoffkreislaufs der Ozeane bestehen darin, dass Kohlendioxid aus der Atmosphäre vom Ozean aufgenommen und dann im Ozean ausgetauscht und verteilt wird. Die drei Pumpen sind: die Lösungspumpe, die Karbonatpumpe und die biologische Pumpe. Der kurzfristig aktive Kohlenstoffpool auf der Erdoberfläche wird auf etwa 4 Billionen Tonnen Kohlenstoff geschätzt, von denen 95 % (etwa 38.000 Gt C) in den Ozeanen gespeichert sind, hauptsächlich in Form von gelöstem anorganischem Kohlenstoff.
Meerespflanzen und Algen (Primärproduzenten) tragen zu den größten jährlichen Kohlenstoffströmen bei. Und obwohl das Meeresleben im Vergleich zur terrestrischen Vegetation relativ wenig Kohlenstoff speichert (etwa 3 GtC), tauschen diese Organismen fast die gleiche Menge Kohlenstoff aus – etwa 50 GtC pro Person.
Der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane funktioniert auf sehr empfindliche Weise. Er reguliert nicht nur den Säure- und Alkaligehalt des Wassers, sondern beeinflusst auch die Kohlendioxidkonzentration und dessen Vorkommen in der Atmosphäre. Mit der Zunahme menschlicher Aktivitäten kommt es zu erheblichen Veränderungen bei der Kohlenstoffaufnahme der Ozeane. Berichten der NASA, der Weltorganisation für Meteorologie, des IPCC und anderer Organisationen zufolge war der Ozean vor der industriellen Revolution eine wichtige Kohlendioxidquelle, heute ist er jedoch zu einer bedeutenden Kohlenstoffsenke geworden.
In den letzten Jahrzehnten fungierte der Ozean als Senke für vom Menschen verursachtes Kohlendioxid und absorbierte etwa ein Viertel des von Menschen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und Landnutzungsänderungen erzeugten Kohlendioxids.
Obwohl die Aufnahme von Kohlendioxid durch die Ozeane den Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre bis zu einem gewissen Grad verlangsamt hat, führte sie auch zur Versauerung der Ozeane. Die Auswirkungen des Klimawandels werden durch die steigenden Temperaturen der Ozeane und der Atmosphäre immer deutlicher. Die Verlangsamung der globalen Erwärmung zwischen 2000 und 2010 könnte mit einer Zunahme der Erwärmung in den oberen Meeresschichten zusammenhängen.
Der Kohlenstoffkreislauf der Ozeane ist nicht nur mit Kohlenstoff verbunden, sondern auch eng mit den Kreisläufen von Stickstoff und Phosphor verknüpft. Das ungefähre Verhältnis von C:N:P beträgt 106:16:1, was den Kohlenstoff und die Stickstoff- und Phosphoraufnahme der biologischen Gemeinschaft wird ziemlich regelmäßig.
In diesem Kreislauf kann der Kohlenstoff im Ozean in organischen und anorganischen Kohlenstoff unterteilt werden. Anorganischer Kohlenstoff liegt vor allem in Form von Kohlendioxid und seinen Derivaten vor, während organischer Kohlenstoff aus den Produktionsprozessen mariner Organismen entsteht. Die biologische Pumpe des Ozeans wandelt durch biologische Produktion anorganischen Kohlenstoff in organischen Kohlenstoff um, der dann verbraucht werden oder auf den Meeresboden sinken kann. Die Komplexität dieses Prozesses und die Vielfalt der Lebensformen bestimmen den Kohlenstofffluss.
Die heutigen menschlichen Aktivitäten haben dieses natürliche Gleichgewicht jedoch zu stark gestört. Ob Überfischung oder Plastikverschmutzung – sie stellen eine Bedrohung für den Kohlenstoffkreislauf der Ozeane dar. Insgesamt hat die Intensivierung der menschlichen Einflüsse zu einer potenziellen Schwächung der Kohlenstoffaufnahmekapazität der Ozeane geführt. Die Ozeane sind in Zukunft möglicherweise nicht mehr so effektiv in der Lage, Kohlendioxid aufzunehmen wie in der Vergangenheit.
Angesichts der Veränderungen im Kohlenstoffkreislauf der Ozeane, die die Gesundheit vieler Ökosysteme bedrohen, stellt sich die Frage, ob sich die Menschen der tiefgreifenden Auswirkungen ihres Handelns auf dieses System bewusst sind?
