Ein Korallenbohrkern beweist: Im Pazifik sinkt der pH-Wert

Nutzung fossiler Brennstoffe, Abholzung von Regen- und Mangrovenwäldern – der Mensch verursacht einen steten Anstieg von Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Erdatmosphäre. Ozeane gelten als Senken für CO2. Sie nehmen mehr als 40% des vom Menschen verursachten Treibhausgases auf.

Wenn CO2 aus der Atmosphäre mit dem Meerwasser zu Kohlensäure reagiert, sinkt der pH-Wert und es kommt zur sogenannten Ozeanversauerung. Dieser Prozess hat Auswirkungen auf kalkbildende Organismen wie Korallen, Muscheln oder einige Planktonarten und kann ihre Fähigkeit beeinflussen, ein voll funktionsfähiges Kalkskelett aufzubauen. Bisher fehlten zuverlässige Langzeitmessungen und historische Datensätze, die den Einfluss der CO2-Aufnahme auf den pH-Wert des Meeres verdeutlichen.

Ein französisches Wissenschaftlerteam und der Klimaforscher Dr. Henry Wu, der am Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) arbeitet, haben nun anhand eines Korallenbohrkerns aufgezeigt, wie sich der pH-Wert im südlichen Pazifik seit vorindustrieller Zeit verändert hat. Die Studie ist kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ erschienen.

Steinkorallen können mehrere Hundert Jahre alt werden. Sie wachsen zwischen einigen Millimetern und mehreren Zentimetern pro Jahr und bilden wie Bäume Wachstumsringe aus. Ihr Kalkskelett gilt als natürliches Archiv, in dem Informationen über die Chemie des Meerwassers in sehr hoher Auflösung gespeichert sind. Je nach Umweltbedingungen bauen Korallen unterschiedliche Mengen an Spurenelementen in ihr Kalkskelett ein.

Den Bohrkern entnahm das Forscherteam einer kompakten Steinkoralle der Gattung Diploastrea im Südpazifik. „Wie Bohrkerne aus dem Eis der Polkappen bieten uns auch Korallenbohrkerne einen Blick in die Klimageschichte der Meeresregion, in der sie entnommen wurden, und erlauben es uns, Aussagen für die Zukunft zu machen“, so Henry Wu.

Proben aus den Wachstumsringen des Korallenkerns untersuchte Henry Wu auf Bor und andere Elemente wie Sauerstoff. Bor ist ein natürlicher Bestandteil von Meerwasser und seine Isotope sind empfindlich gegenüber Veränderungen des pH-Wertes im Ozean. Zusätzlich liefern Sauerstoffisotope Informationen über die Temperatur des Wassers.

Die Messungen ergaben ein sehr differenziertes Bild der natürlichen Schwankungen und der Entwicklung des pH-Wertes sowie der Temperatur des Oberflächenwassers im Südpazifik seit 1689 bis zum heutigen Zeitpunkt. Gemeinsam mit Dr. Delphine Dissard und weiteren Projektpartnern des Institut de Recherche pour le Développement und des Centre National de la Recherche Scientifique in Frankreich konnte Henry Wu nachweisen, dass unter dem Einfluss der industriellen Revolution gegen Ende des 19. Jahrhunderts eine deutliche Abnahme des pH-Wertes um 0,12 begann.

Auch zeigte sich eine Korrelation mit Klimaanomalien wie El Niño, die in dieser Meeresregion regelmäßig auftreten. Während dieses Phänomens ändern die Passatwinde und Meeresströmungen im Pazifik ihre Richtung und verursachen dort erhebliche Temperaturänderungen. Das Ereignis hat ebenfalls Einfluss auf den pH-Wert, da wärmeres Wasser weniger CO2 aufnimmt als kaltes.

„Diese Variabilität zu erfassen ist wichtig“, erklärt Henry Wu. „Denn nur so können wir natürliche Schwankungen des pH-Wertes von denen unterscheiden, die der Mensch durch CO2-Emissionen verursacht.“

Henry Wu konnte sich mit seinen Ideen für eine Ausweitung des Projektes im Rahmen der Forschungsinitiative „Make Our Planet Great Again“ durchsetzen, die vom DAAD und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. Die Initiative wurde ins Leben gerufen, um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen. Während des fünfjährigen Projektes, das mit einer Million Euro gefördert wird, soll die Entwicklung von pH- und Temperaturwerten sowie der Karbonatchemie seit der industriellen Revolution in verschiedenen Regionen des Atlantiks, Pazifiks und Indischen Ozeans untersucht werden.

Publikation
Wu, H. C., D. Dissard, E. Douville, D. Blamart, L. Bordier, A. Tribollet, F. Le Cornec, E. Pons-Branchu, A. Dapoigny, and C. Lazareth (2018), Surface ocean pH variations since 1689 CE and recent ocean acidification in the tropical South Pacific. Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-018-04922-1. Open access.

Kontakt
Dr. Henry Wu
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
Tel: 0421 / 23800-178
Email: henry.wu@leibniz-zmt.de

Bild
Entnahme eines Korallenbohrkerns im Südpazifik. Zum Schutz der Koralle wird das Bohrloch anschließend mit Zement aufgefüllt. (Foto: John Butscher, IRD-Centre de Noumea, New Caledonia)