In vielen Meeresgebieten existieren schon jetzt sauerstoffarme „Todeszonen“ – Gebiete, in denen keine Tiere mehr leben können, weil zu wenig Sauerstoff im Wasser gelöst ist. Doch der Schwund des Atemgases im Meerwasser ist kein lokales Phänomen: Eine Studie enthüllt, dass nahezu alle Weltmeere betroffen sind – wenn auch in unterschiedlich starkem Maße. Insgesamt hat der Sauerstoffgehalt der Ozeane in den letzten 50 Jahren um zwei Prozent abgenommen, berichten die Forscher. Eine der Ursachen dafür: der Klimawandel.

Auf regionaler Ebene ist das Problem schon länger bekannt: Vor allem in einigen Küsten- und Mündungsgebieten breiten sich am Meeresgrund sauerstoffarme Zonen aus. Betroffen sind davon neben dem Golf von Mexiko, Gebiete im Indischen Ozean, im Atlantik, der Ostsee und im Schwarzen Meer. „Dieser Sauerstoffschwund hat potenziell weitreichende Folgen auf die Fischerei im offenen Meer und entlang der Küsten, aber auch auf den Tourismus, die Nährstoffkreisläufe im Ozean und die Ausgasung von Lachgas, einem potenten Treibhausgas“, erklären Sunke Schmidtko und seine Kollegen von GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel. Ursache für die Abnahme des gelösten Sauerstoffs im Wasser ist meist eine Kombination aus Überdüngung, geringem Wasseraustausch und Wärme. Je wärmer das Wasser ist, desto weniger Sauerstoff kann sich in ihm lösen, wie die Forscher erklären. Klimamodelle prognostizieren daher auch durch den Klimawandel eine Abnahme des Sauerstoffgehalts im Meerwasser.

Zwei Prozent weniger in 50 Jahren

Wie stark jedoch die Ozeane außerhalb der Todeszonen von diesem Effekt betroffen sind, war bisher weitestgehend unklar. Schmidtko und seine Kollegen haben nun die bisher umfassendste Analyse zum Sauerstoffverlust in den Weltmeeren und deren Ursache durchgeführt. Für ihre Studie werteten die Forscher alle weltweit vorhandenen Sauerstoffdaten aus, ergänzten sie durch aktuelle Messungen und verfeinerten die Interpolationsverfahren. Dadurch gelang es ihnen, die Entwicklung des Sauerstoffgehalts in den Ozeanen über ein halbes Jahrhundert hinweg zu rekonstruieren. „Wir konnten jetzt zum ersten Mal die Sauerstoffverteilung und deren Änderung im gesamten Weltozean dokumentieren – das ist eine wesentliche Voraussetzung, um die Prognosen für den Ozean der Zukunft zu verbessern“, sagt Schmidtko.

Das Ergebnis: Insgesamt hat der Sauerstoffgehalt des Wassers in den Ozeanen in den letzten 50 Jahren um mehr als zwei Prozent abgenommen. Global liegt der Sauerstoffverlust bei 961 Billionen Mol Sauerstoff pro Jahrzehnt, wie die Forscher ermittelten. In den oberen Wasserschichten bis etwa in tausend Meter Tiefe sei dafür vor allem die wärmebedingte Verringerung der Sauerstofflöslichkeit im Wasser verantwortlich: Weniger Atemgas tritt aus der Atmosphäre ins Wasser über. In größeren Tiefen spielen dagegen mehrere Effekte eine Rolle, so Schmidtko und seine Kollegen. Ein Faktor ist die stabilisierende Wirkung der Erwärmung auf die Schichtung des Meerwassers: Wenn der Temperaturunterschied zwischen dem kalten Tiefenwasser und dem warmen Oberflächenwasser größer wird, erschwert dies den Wasseraustausch zwischen den Schichten. Als Folge der verringerten Durchmischung gelangt weniger frischer Sauerstoff in die Tiefe. Aber auch eine vermehrte Sauerstoffzehrung in der Tiefe und natürliche Schwankungen tragen höchstwahrscheinlich zur beobachteten Abnahme des Sauerstoffs in tieferen Wasserzonen bei.

Nordpazifik am stärksten betroffen

Die Studie enthüllt auch, dass nicht alle Meere gleich stark vom Sauerstoffschwund betroffen sind: An erster Stelle stehen der nördliche und äquatoriale Pazifik: „Die Veränderungen dort sind für 39,9 Prozent des globalen Sauerstoffverlusts verantwortlich“, berichten die Forscher. „Das Wasservolumen mit anoxischen Bedingungen hat sich dort im Untersuchungszeitraum mehr als vervierfacht.“ Auswirkungen auf die Ökosysteme seien daher in diesen Gebieten sehr wahrscheinlich. An zweiter Stelle steht der Südozean. Das Meeresgebiet rund um den Südpol ist für knapp 16 Prozent des Sauerstoffverlusts in den Weltmeeren verantwortlich. Ursachen dafür sind nach Angaben der Forscher vor allem Veränderungen in den Windfeldern rund um die Antarktis, aber auch die Tatsache, dass rund um den Südkontinent weniger frisches, kaltes Wasser in die Tiefen sinkt und so die Tiefsee mit Sauerstoff versorgt. Ein ähnlicher Effekt könnte für den Sauerstoffschwund im Nordpolarmeer, dem am viertstärksten betroffenen Gebiet verantwortlich sein. An dritter Stelle steht der Südatlantik mit rund 12,5 Prozent Anteil am globalen Sauerstoffschwund. Ihn schreiben die Wissenschaftler der Abschwächung der großen Umwälzströmungen im Atlantik zu.

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Mit diesen Ergebnissen bestätigt die erste globale Auswertung den Trend, den bereits regionale Beobachtungen und Klimamodell nahelegten: Zu den Folgen der globalen Erwärmung gehört auch eine schleichende Abnahme des Sauerstoffs in den Ozeanen. Die Studie verdeutlicht zudem, dass dieser Schwund nahezu überall in den Weltmeeren zu beobachten ist. Noch ist das Ausmaß des Sauerstoffverlusts insgesamt betrachtet unkritisch. Doch die starken regionalen Unterschiede führen dazu, dass schon heute Ökosysteme und biochemische Kreisläufe in einigen Meeresgebieten beeinträchtigt sind. „In fischreichen küstennahen Gebieten wären diese Konsequenzen ökologisch, aber auch wirtschaftlich zu spüren“, betont Koautor Lothar Stramma.

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar

17. Februar 2017