Steigt die Temperatur, sinkt der Sauerstoffgehalt

Ins Meerwasser gelangt der Sauerstoff auf verschiedene Weise; in erster Linie über den Gasaustausch der Meeresoberfläche mit der Atmosphäre. Weiter entsteht das lebenswichtige Gas aufgrund der Photosynthese durch Phytoplankton in der sonnendurchfluteten obersten Wasserschicht. Verbraucht wird Sauerstoff durch die Atmung der Organismen und durch bakterielle Oxidation absinkender organischer Materie.

Wärmere Temperaturen in den obersten Wasserschichten stören dieses empfindliche Gleichgewicht, denn die Menge an Sauerstoff, die das Meereswasser von der Atmosphäre aufnehmen kann, ist abhängig von der Wassertemperatur. Je wärmer die Temperaturen sind, desto weniger Sauerstoff wird aufgenommen. Unter steigenden Temperaturen wird zudem der vorhandene Sauerstoff schneller aufgebraucht. Als Folge ergeht es gewissen Ozeanregionen ähnlich, wie wenn wir im Aquarium die Sauerstoffzufuhr langsam zudrehen bis wir nur noch ganz wenige oder keine Blasen mehr im Wasser sehen. Die Folgen sind fatal für die Lebewesen.

In den Ozeanen liegen die heutigen Todeszonen neben Meeresregionen, die sehr viel Leben beherbergen. Dehnen sich die Todeszonen aus, so schrumpft der Lebensraum insbesondere für die grossen Fische des offenen Meeres. Ganze Nahrungsnetze drohen zu verarmen. Die biologische Vielfalt in den Meeren dürfte sinken, was auch die Fischerei vor ernste Probleme stellen dürfte.

Ein Blick in die Vergangenheit gibt Aufschluss

Breiten sich die Todeszonen aufgrund der globalen Klimaerwärmung in Zukunft wirklich aus? Klimamodelle liefern zu dieser Frage noch keine eindeutigen Vorhersagen. Auch gibt es zeitlich und räumlich gesehen zu wenige Messungen des Sauerstoffgehalts, um daraus einen Trend abzuleiten. Ein Blick weiter zurück in die Vergangenheit bringt dagegen Licht ins Dunkle.

Wir haben Sauerstoffdaten aus mehr als 120 Sedimentbohrkernen aus allen Ozeanen ausgewertet. Aufgrund dieser Analyse haben wir rekonstruiert, wie sich weltweit der Sauerstoffgehalt der Ozeane in den vergangenen 20'000 Jahren verändert hat. Unsere Beobachtungen zeigen, dass sich der Anstieg der weltweiten atmosphärischen Durchschnittstemperatur von rund drei Grad Celsius, am Ende der letzten Eiszeit massiv auf den Sauerstoffgehalt der Meere ausgewirkt hat. Als Folge des Temperaturanstiegs ist der Sauerstoffgehalt vieler Ozeanregionen dramatisch gesunken und sauerstoffarme Meereszonen haben sich ausgedehnt.

Optimistische Klimaszenarien sagen eine ähnlich grosse Temperaturerwärmung bis Ende dieses Jahrhunderts voraus. Obwohl unsere Analysen keine direkten Analogieschlüsse für die zukünftige Entwicklung der Todeszonen zulassen, gehen wir davon aus, dass die aktuelle rasche Erwärmung des Klimas zu einem ähnlichen Phänomen führen könnte wie am Ende der letzten Eiszeit.

Da die Ozeane ein sehr komplexes System sind, bleiben Tendenzen oft durch natürliche Schwankungen über mehrere Jahrzehnte hinweg verschleiert und nur schwer erkennbar. Bisher war es deshalb schwierig zu prognostizieren, wie sich der gelöste Sauerstoffgehalt der Ozeane langfristig entwickeln wird. Unsere Analyse stärkt die Vermutung, dass der Sauerstoffgehalt im Ozean empfindlich auf die vorgesehene Klimaerwärmung reagieren wird, was für mich Anlass zur Sorge ist.

Literatur

Jaccard and Galbraith, Nature Geoscience, 2011. >siehe weiterführende Links

(Dr. Samuel Jaccard /ETH-Klimablog)