Hiermit ergänze ich die Studien zu den „Planetaren Grenzen“…

Eng mit dem Klimawandel hängt die Versauerung der Ozeane zusammen. Nach Einschätzungen der IPCC-Experten hat der Ozean 30% des emittierten anthropogenen Kohlendioxids aufgenommen „und dadurch eine Versauerung erfahren“ (IPCC 2013: 9). Die Versauerung entsteht durch die Kohlensäure (H2CO3), die durch das eingetragene CO2 im Wasser entsteht. Wieviel Säure entsteht, hängt von vielen Faktoren ab, z.B. der Temperatur, dem Druck, der chemischen Zusammensetzung und wahrscheinlich auch der Photosynthese in den Meeren. Verschiedene chemische Reaktionen mit dem CO2 haben auch unterschiedliche Wirkungen (pH-senkend oder pH-neutral).
Außerdem wirken sich die langen Zeiträume der Bewegung und Durchmischungen aus. Eine feststellbare Versauerung zeigt sich am Sinken des pH-Wertes (grün) im Zusammenhang mit einer steigenden CO2-Konzentration (blau):32

Sinken des pH-Wertes in den Ozeanen (grün) im Zusammenhang
mit steigenden CO2-Konzentrationen (blau) (IPCC 2013: 10)

Die Ergebnisse eines Symposiums „Ozeanversauerung“ der Institutionen International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP), Intergovernmental Oceanografic Commission (IOC) und des Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR) alarmierten daraufhin die interessierte Öffentlichkeit (IGBP, IOC, SCOR: 2013). In diesem Dokument steht, dass der „durchschnittliche pH-Wert in der durchmischten Deckschicht des Ozeans […] seit dem Beginn der industriellen Revolution um 0,1 Einheiten von 8,2 auf 8,1 gesunken“ ist. „Dies entspricht einer Zunahme des Säuregrads um 26 %“. (Der pH-Wert bezieht sich auf die Wasserstoffkonzentration und die Skala ist logarithmisch.)

Auffallend ist hier, dass die Zeit vor 1990 offensichtlich ausgeblendet wird. Ein solches Diagramm wurde im Jahr 2010 erstmalig von Richard A. Feely in einer Zeugenaussage vor dem US-Kongress verwendet und auch im eben genannten Bericht zugrunde gelegt. Daraufhin forderte insbesondere Mike Wallace, ein anderer Wissenschaftler, die fehlenden Daten aus den früheren Jahren ein. Er erstellte aus vorhandenen Daten ein anderes Diagramm: mwacompilationofglobalocean_phjan82014

Umfassende Zeitreihe zum pH-wert des Ozeans (Watts 2014)

Über das gesamte 20. Jahrhundert gesehen gibt es also keine Senkung des pH-Werts. Das ist natürlich ein Freistoß für alle Skeptiker und dieses Thema wurde, wie der Klimawandel, ein Feld erbitterter Kämpfe um die Meinungsführerschaft. Bedeutet dieses ergänzte Diagramm jedoch tatsächlich Entwarnung? Sind die Sorgen um eine zunehmende Versauerung damit als „Mythen“ (Duhamel 2014) entlarvt?

„Skeptiker“ verweisen darauf, dass zu Zeiten der Bildung des bekannten Muschelkalks im Zeitalter der Trias vor 240 Millionen Jahren die Erdtemperaturen und auch der CO2-Gehalt der Atmosphäre wesentlich höher waren als im Holozän und es den kalkbildenden Organismen offenbar prächtig ging (Krüger 2014). Darauf wird in den „Frequently Asked Questions“ des wissenschaftlichen Programms BIOACID am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel geantwortet, dass das Gefährliche an der gegenwärtigen pH-Wertveränderung ihre Geschwindigkeit ist, der sich die Organismen nicht schnell genug anpassen können. Veränderungen, die sich jetzt in Jahrzehnten abspielen, haben z.B. vor 55 Millionen Jahren Jahrtausende lang gebraucht. Wenn der CO2-Anstieg sich über Jahrtausende hinzieht, wie in frühen geologischen Epochen, durchmischt sich die dadurch entstehende Versauerung mit einem viel größeren Wasservolumen als es derzeit möglich ist. Dadurch sinkt der pH-Wert nicht so stark. Außerdem lösen sich in dieser langen Zeit Kalkablagerungen auf, die der pH-Wertsenkung entgegen wirken (Langdon o.J.). Auch die Folgen von Umgebungsveränderungen für Organismen sind sehr abhängig von den Zeiträumen, in denen sie sich auswirken. Korallen haben zwar bereits mehrere Massenaussterbeperioden überlebt, aber ihre Erholung brauchte jeweils mehrere Millionen Jahre. Nach solchen Massensterbeperioden von Meereslebewesen vergingen jeweils um die 10 Millionen Jahre, um das vorherige Level an Biodiversität wieder zu erreichen (Barry o.J.).

Zwar entwickeln sich auch viele Organismen in sauren Meeren offensichtlich sehr gut oder überleben wenigstens lange Zeit auch ohne ihre Skelette (Bojanowski 2014). Aber es wurde auch gezeigt, dass diese Anpassungsfähigkeit klare Grenzen hat (Schlüter et al. 2016). Die Algen Emiliania huxleyi können sich über 2000 Generationen lang an solch hohe Säuregrade, wie sie für das Ende des Jahrhunderts global prognostiziert werden, anpassen, indem sie entweder deutlich weniger Kalk bilden oder viel mehr Energie dazu benötigen. Aber sie bleiben kleiner und binden weniger Kohlenstoff.

Damit fallen sie für einige Arten, die sich von ihnen ernähren, in der Nahrungskette aus und diese bekommen Probleme. Deshalb wirken sich diese Veränderungen auf die gesamte Nahrungskette und Ökosysteme aus. Da sie, gemeinsam mit anderem Phytoplankton, für die Hälfte der globalen Photosyntheseleistung verantwortlich sind, binden sie dann auch weniger CO2 und entziehen es der Atmosphäre.
(Ra, 2016)

Eine Abnahme dieser Algenart würde sich auch an einer recht unerwarteten Stelle auswirken: sie steht nicht mehr wie bisher zur Verfügung für die Produktion von Dimethylsulfid (DMS), das in starkem Maße in der Luft als Kondensationskeime für die Bildung von Wolken dient (Six et al. 2013). Und dies wirkt wiederum auf den Klimawandel zurück:

„Wenn in Folge geringerer DMS-Emissionen weniger Wolken die Sonneneinstrahlung abschirmen, könnte die mittlere Temperatur im Jahr 2100 um fast ein halbes Grad höher liegen, als die Modelle voraussagen, die dem Pariser Klimaabkommen vom Dezember 2015 zu Grunde liegen.“ (Schilling 2016: 22)

Ein anderes Argument gegen die Gefährlichkeit eines sinkenden pH-Werts wird darin gesehen, dass in den letzten 7000 Jahren, also innerhalb des Holozäns, im südchinesischen Meer der pH-Wert sich im Bereich von 7,91 und 8,29 verändert habe (Duhamel 2014). Das ist jedoch ebenfalls keine Entwarnung; die zitierte Quelle besagt außerdem deutlich, dass auch in dem von ihnen untersuchten Bereichen der pH-Wert in der letzten Zeit drastischer als je zuvor gesunken ist (Liu et al. 2009). Die Variabilität des pH-Werts im untersuchten Zeitrahmen wird im Zusammenhang mit Veränderungen im Monsun-Regime in dieser Region gesehen, über die Lebensbedingungen der Korallen selbst wird nichts ausgesagt. Dass es regional stärkere Schwankungen über einen längeren Zeitraum geben kann, als die in den letzten Jahrzehnten eingetretene, kann nicht wirklich beruhigen. Weder ist damit etwas über globale Trends gesagt, noch über die Folgen für die gesamte Biosphäre.

Es ist jedoch verantwortungslos, die Lebensbedingungen in den frühen Erdzeitaltern mit wesentlich höheren Temperaturen und CO2-Gehalten in der Atmosphäre als „regelrechtes Paradies“ zu bezeichnen (Müller 2015). Natürlich gab es zu diesen Zeiten an die entsprechenden Verhältnisse angepasste Lebensformen – auch in Zukunft würden sich, wenn solche Verhältnisse wieder entstehen, sicher wieder angepasste Lebensformen entwickeln. Für die komplexen Biosysteme des Holozäns als menschliche Lebens- und Nahrungsgrundlage wäre das jedoch das Aus. In der Nähe von unterseeischen Vulkanen, die CO2 emittieren, lässt sich z.B. beobachten, dass sich in diesen Gebieten lediglich Felskorallen halten. In der Nähe der italienischen Insel Ischia, in der der Säuregehalt so hoch ist, wie er im globalen Rahmen für 2100 erwartet wird, ist die Biodiversität um 30% gesunken (Gattuso o.J.).

Auch andere Beobachtungen und Experimente mit übersäuerten Gewässern zeigen empfindliche Reaktionen der Lebewesen darauf (Fabry et al. 2008). Während einige Arten verschwinden, besetzen andere die neu entstehenden ökologischen Nischen. Dies kann aber zu grundlegenden Veränderungen der Nahrungsketten führen und komplexere Organismen sind empfindlicher gegenüber diesen Schwankungen, die noch dazu in historisch sehr kurzen Zeitabschnitten stattfinden.

Angesichts der Vielzahl von Faktoren und der erst seit ungefähr 10 Jahren intensivierten Forschung auf diesem Gebiet ist vieles noch unbekannt. Einzelne wissenschaftliche Arbeiten umreißen häufig nur begrenzte Problembereiche, untersuchen häufig nur regionale Bedingungen oder jeweils eingegrenzte Experimente. Das IPCC und die Studien zu „Planetaren Grenzen“ versuchen, sich nicht auf nur vereinzelte Arbeiten zu beschränken, sondern viele hunderte Arbeiten gleichermaßen zu berücksichtigen. Demgegenüber beziehen sich „Skeptiker“ häufig nur auf herausgepickte Aussagen, die ihnen passen, um den „Alarmismus“ der anderen anzuprangern und im Gegenteil auf Entwarnung setzen.

An dieser Stelle ist vielleicht ein Exkurs in die Risikoethik nützlich. Armin Grunwald unterscheidet folgende Strategien des Umgangs mit Risiken in Abhängigkeit von der Qualität des verfügbaren Wissens (Tabelle aus Grunwald 2008: 163, ergänzt durch Hinweise aus dem Text ebd. S. 157ff.):

Situation Stand des Wissens Politischer Rahmen
Risiko Bekannte Wirkungen, quantifizierbare Wahrscheinlichkeiten Risikomanagement: z.B. Vorgabe Maximaler Arbeitsplatzkonzentrationen, Überprüfung der Sicherheit technischer Anlagen nach gesetzlichen Vorgaben
Auftretender Schaden, aber nicht quantifizierbares Risiko Bekannte Wirkungen, aber unbekannte oder unsichere Kausalbeziehungen Vorsorgesituation: Mangel an vollständiger wissenschaftlicher Gewissheit darf kein Grund sein, Maßnahmen zur Vermeidung hinauszuschieben
Schadensvermutung unter hoher Unsicherheit, wissenschaftliche Kontroversen Unbekannte, aber mit Gründen vermutete Wirkungen Vorsorgesituation
Hypothetische Befürchtungen Rein spekulative Risikobefürchtungen Kein Handlungsbedarf

Während in der Hans Jonas begründeten Verantwortungsethik bereits die Denkmöglichkeit eines Schadens ausreicht, um zur Enthaltsamkeit in Bezug auf die entsprechende Technik aufzufordern, sieht Grunwald dann noch keinen Handlungsbedarf. Wenn mögliche schädliche Wirkungen bekannt oder mit Gründen vermutet werden, kommen zwei mögliche Regulierungsrahmen zum Zuge, das Risikomanagement oder die Vorsorgesituation. Im Fall der Analyse der Folgen der Versauerung der Meere liegen die Bedingungen für Risikomanagement nicht vor. Die Befürchtungen für ein Risiko sind aber auch nicht bloß spekulativ. Es liegen gute Gründe vor, die Wirkung verschiedener Kausalbeziehungen, die zwischen anwachsender CO2-Emission und pH-Wertsenkung sowie dadurch bedingter Schädigung der Funktionsweise der Ökosysteme vermitteln, mit hoher Wahrscheinlichkeit anzunehmen.

Das Vorsorgeprinzip wird in der Rio-Erklärung über Umwelt und Entwicklung (UN 1992) als Grundsatz 15 deklariert:

„Zum Schutz der Umwelt wenden die Staaten im Rahmen ihrer Möglichkeiten allgemein den Vorsorgegrundsatz an. Drohen schwerwiegende oder bleibende Schäden, so darf ein Mangel an vollständiger wissenschaftlicher Gewissheit kein Grund dafür sein, kostenwirksame Maßnahmen zur Vermeidung von Umweltverschlechterungen aufzuschieben.“

In einer früheren Version der Regularien der Europäischen Union wurde im Artikel 174 als Bedingung für das Vorliegen einer Vorsorgesituation gefordert, dass „ein berechtigter Grund zu Besorgnis über das mögliche Auftreten nachteiliger Wirkungen“ besteht (zitiert in Grunwald 2008: 164). Dies liegt im Fall der Versauerung der Weltmeere offensichtlich vor und kein „Alarmismus“.

Quellen:
Barry, Jim (o.J.): Ocean Acidification in Geologic History. In: Frequently Asked Questions.

Bojanowski, Axel (2014): Die gefährliche Wandlung der Ozeane. SPIEGEL ONLINE.

Duhamel, Jonathan (2014): The Myth Of Ocean Acidification By Carbon Dioxide.

Fabry, V.J.; Seibel, B.A.; Feely, R.A.; Orr, J.C. (2008): Impacts of ocean acidification on marine fauna and ecosystem processes. ICES Journal of Marine Science, 65, p. 414-432. Online:

Gattuso, Jean-Piere (o.J.): Will ocean acification kill all ocean life? In: Frequently Asked Ques-tions.

Grunwald, Armin (2008): Auf dem Weg in eine nanotechnologische Zukunft. Philosophisch-Ethische Fragen. Freiburg, München: Karl Alber.

IGBP, IOC, SCOR (2013): Ozeanversauerung. Zusammenfassung für Entscheidungsträger – Third Symposium on the Ocean in a High-CO2 World. International Geosphere-Biosphere Programme, Stockholm, Schweden.

IPCC (2013): Klimaänderung 2013. Naturwissenschaftliche Grundlagen. Zusammenfassung für politische Entscheidungsträger.

Krüger, Michael (2014): „Versauerung“ der Meere: Reale Bedrohung oder nicht mehr als Panikmache? In: ScienceSkepticalblog.

Langdon, Chris (o.J.): How is today´s change in ocean chemistry different from those of previous geological periods? In: Frequently Asked Questions.

Liu, Yi; Liu, Weiguo; Peng, Zicheng; Xiao, Yingkai; Wie, Gangjian; Sun; Weidong; He, Jianfeng; Liu, Guijian; Chou, Chen-Li (2009): Instability of seawater pH in the South China Sea durcing the mid-late Holocene: Evidence from boron isotopic compositions of corals. Geochimica et Cosmochimica Acta 73 (2009), 1264-1272.

Müller, Fred F. (2015): Meeresversauerung: Was ist wirklich dran? Online:

Ra, Ikram (2016): Ist das Meer noch zu retten?

Schilling, Silke (2016): Emiliana Huxleyi – die Grenzen der Toleranz. In: Spektrum der Wissenschaft 11/16, S. 20 -22.

Six, Katharina, D.; Kloster, Silvia; Ilyina, Tatiana; Archer, Stephen D.; Zhang, Kai; Maier-Reimer, Ernst (2013): Global warming amplified by reduced sulphur fluxes as a result of ocean acidification. Nature Climate Change 3, 975-978 (2013)

Schlüter, Lothar; Lohbeck, Kai T.; Gröger, Joachim P.; Riebesell, Ulf; Reusch, Thorsten B.H. (2016): Long-term dynamics of adaptive evolution in a globally important phytoplankton species to ocean acidification. In: Science Advances Vol. 2, no. 7.

UN (1992): Rio-Erklärung über Umwelt und Entwicklung.

Watts, Anthony (2014): Touchy Feely Science – one chart suggests there´s a “pHraud” in omitting Ocean Acidification data in Congressional Testimony.