Biologische Auswirkungen der Versauerung der Meere

Palmyra-Atoll, Nordpazifik. Foto © Tim Calver

Veränderungen in der Ozeanchemie können weitreichende direkte und indirekte Auswirkungen auf Meeresorganismen und die Ökosysteme haben, in denen sie leben. Studien mit Meeresverkalkungsmitteln (Korallen, Krebstiere und Mollusken) zeigen, dass die meisten, jedoch nicht alle, eine verringerte Verkalkung mit erhöhter Versauerung der Meere aufweisen. ref

Auswirkungen auf Meeresorganismen

Vertreter von benthischen Kalkulatoren

Taxonomische Variation der Auswirkungen der Ozeanversauerung. Die mittlere Effektgröße wird für alle kombinierten Organismen (Gesamt), Calcifier (Orange) und Nichtcalcifier (Grün) angezeigt. Die Anzahl der Experimente zur Berechnung der mittleren Effektgrößen ist in Klammern angegeben. ‡ Zeigt signifikante Unterschiede zwischen den getesteten taxonomischen Gruppen an. Quelle: Kroeker et al. 2010

Eine wachsende Anzahl von Studien hat nachteilige Auswirkungen auf Meeresorganismen als Folge der Versauerung der Meere gezeigt, darunter folgende: ref

  • Geringes Wachstum des Skeletts bei Korallen mit Korallenriff
  • Reduzierte Fähigkeit, eine schützende Hülle unter freischwimmendem Zooplankton zu erhalten (Zooplankton umfasst "tierisches Plankton", hauptsächlich kleine Krebstiere und Fischlarven, und bildet die Basis der meisten marinen Nahrungsnetze)
  • Reduzierte Calciumcarbonat-Produktion in Meeresalgen (Crustose Coralline und Grünalgen)
  • Vermindertes Überleben von Larven-Meeresarten, einschließlich kommerziellen Fischen und Schalentieren
  • Beeinträchtigte Entwicklungsstadien von Wirbellosen (Düngung, Eierspaltung, Larve, Besiedlung und Fortpflanzung)
  • Übermäßiges Kohlendioxid (CO2) im Blut (CO2 Toxizität) von Fischen und Cephalopoden und verringerte das Wachstum und die Fruchtbarkeit bei einigen Wirbellosen

Sinkender pH-Wert (zunehmender Säuregehalt) kann Organismen in einer Weise beeinflussen, die über die Abnahme der Verkalkung oder Stoffwechselleistung hinausgeht, einschließlich:

  • Interaktionen zwischen Arten in verschiedenen Lebensstadien
  • Verschiebung des Wettbewerbsdrucks (z. B. Algen, die sich gegen Korallen behaupten)
  • Veränderungen in der Räuberung, die ins Spiel kommen werden, wenn Gemeinschaften auf Versauerung reagieren
  • Änderung des Verhaltens von Fischlarven (aufgrund einer beeinträchtigten sensorischen Funktion bei Larvenfischen) und verringerter Rekrutierungserfolg ref

Wechselwirkungen mit anderen Stressfaktoren (z. B. Nährstoffeintrag, erhöhte Oberflächentemperatur der Meeresoberfläche und Anstieg des Meeresspiegels) werden sich auch darauf auswirken, wie sich Meeresgemeinden als Reaktion auf einen hohen CO-Gehalt verändern2 Bedingungen.

Auswirkungen auf die Verkalkung

Eine der kritischsten Auswirkungen der Erhöhung der Meeressäure ist die Herstellung von Muscheln, Skeletten und Platten aus Kalziumkarbonat, einem Vorgang, der als Kalzifizierung bekannt ist. Die Versauerung verschiebt das Gleichgewicht der Karbonatchemie in Meerwasser und senkt den pH-Wert und die Konzentration an Karbonat-Ionen, die Korallen und anderen Meeresverflüssigern zur Verfügung stehen, um ihre Skelette aufzubauen. Dies verringert die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Verkalkung bei vielen Meeresorganismen, die äußere Skelette und Muscheln bilden, von Plankton über Muscheln bis zu Korallen, die Riffe bauen.

Die Reduktion von gelösten Carbonat-Ionen im Meerwasser hat viele Auswirkungen auf die Ökosysteme der Korallenriffe. Da Korallen für den Riffaufbau zum Aufbau ihrer Skelette Carbonat benötigen, führt die Verringerung der Carbonat-Ionenkonzentrationen wahrscheinlich zu schwächeren, sprödemen Korallenskeletten und zu langsameren Korallenwachstumsraten. In der Zukunft kann dies dazu führen, dass Korallenriffe schneller erodieren, als sie kalken können, wodurch die Fähigkeit der Korallenarten, sich um den Weltraum zu behaupten, beeinträchtigt wird.

Bei Korallen und anderen Kalkhaltern wie Seeigeln und Schalentieren kann die Verkalkung reduziert werden:

  • Erhöhen Sie die Anfälligkeit der Korallen gegen Bleichen und Krankheit
  • Die Fähigkeit von Organismen verringern, Raubtiere abzuwehren und um Nahrung und Lebensraum zu kämpfen
  • Verhaltensmuster ändern
  • Reduzieren Sie die Kapazität, um ultraviolette Strahlung zu tolerieren, erhöhen Sie die Bioerosionsrate und erhöhen Sie den Schaden durch Zyklone

In Laborstudien wurden die Auswirkungen der Ozeanversauerung auf viele Arten von Korallen und Korallenalgen untersucht. Dabei wurde eine Reihe von Reaktionen von einem Rückgang der Verkalkungsrate von 3% bis 60% für eine Verdoppelung des atmosphärischen CO gezeigt2.ref Eine kürzlich durchgeführte Studie mit Hirnkorallen auf Bermuda hat ergeben, dass die Verkalkungsraten in den letzten 25-Jahren um 50% zurückgegangen sind und die Versauerung der Meere wahrscheinlich ein Faktor ist. ref

Vertreter von benthischen Kalkulatoren

Beispiele für maritime Kalkulatoren von Kleypas et al. 2006: (a) Korallenalgen (Foto von Nancy Sefton; mit freundlicher Genehmigung von NOAA / CORIS); (b) Halimeda (Foto von James Watt; mit freundlicher Genehmigung von NOAA / NMFS); (c) benthische Foraminiferen (mit freundlicher Genehmigung von P. Hallock); (d) Korallenriffbauten (Dendrogyra cylindrus; Cmdr William Harrigan, NOAA-Korps; mit freundlicher Genehmigung von Florida Keys National Marine Sanctuary); (e) Tiefwasserkorallen (Lophelia pertusa; von 413 m Tiefe vor North Carolina. Große rote Krabbe ist Eumunida picta; urchin darunter ist Echinus Tylodes; Höflichkeit SW Ross, K. Sulak und M. Nizinski); (f) Bryozoan (mit freundlicher Genehmigung von NOAA / Ocean Explorer); (g) Molluske (Austernriff; mit freundlicher Genehmigung der South Carolina Department of Natural Resources); (h) Echinoderm (brüchiger Stern; Larry Zetwoch; Florida Keys National Marine Sanctuary); (i) Krebstiere (Hummer; Dr. James P. McVey, NOAA Sea Grant-Programm)