Vor 252 Millionen Jahren: Ozeanversauerung durch vulkanisches CO2

Heute: Ozeanversauerung durch technische und landwirtschaftliche CO2-Emissionen

Damals starben etwa 90% aller Meereslebewesen aufgrund versauernder Weltmeere aus

Ozeanversauerung ist das zweite große CO2-Problem der Gegenwart. In erdgeschichtlicher Vergangenheit führte die Versauerung der Weltmeere durch CO2 bereits zu Massenaussterben. Vor ungefähr 250 Millionen Jahren starben 90% aller Meereslebewesen aufgrund des damals sehr hohen Kohlensäuregehaltes der Ozeane aus, wie Wissenschaftler_innen nun aufgrund von Analysen bestimmter Gesteinsschichten herausfanden, die sich damals - vor 252 Millionen Jahren - zu bilden begannen. Wie konnte das CO2 in die Meere gelangen? Damals wie heute stammt es vor allem aus der Luft und gelangte von da aus in die Gewässer. Heute sind es menschliche Aktivitäten die zur CO2-Anreicherung der Atmosphäre beitragen, damals kam das Kohlenstoffdioxd aus Vulkanen. Aber lesen Sie die ganze Geschichte, man kann einiges daraus lernen, z.B. welche Risiken heute mit einer zunehmenden Ozeanversauerung verbunden sind.

Saurer Ozean Gesteinsschichten
Die in den Bremer Laboren untersuchten Proben stammen aus Gesteinslagen in den Vereinigten Arabischen Emiraten, die vor 250 Millionen Jahren am Meeresboden abgelagert wurden. (Foto: © D. Astratti)

Saurer Ozean vor 252 Millionen Jahren - internationales Wissenschaftlerteam beweist erstmals Zusammenhang zwischen Ozeanversauerung und Massenaussterben

Was vor 252 Millionen Jahren zum größten Massenaussterben in den Ozeanen führte, hat ein internationales Forscherteam anhand von Meeresbodenablagerungen in Kombination mit Computersimulationen untersucht. In ihrer Studie, die nun im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht wurde, konnten die Wissenschaftler_innen erstmals beweisen, dass eine Versauerung der Ozeane für das Sterben mitverantwortlich war.

Bei dem genannten Massenaussterben wurden über 90 Prozent aller Arten im Meer und zwei Drittel der Landlebewesen ausgelöscht. Nach derzeitigem Kenntnisstand gelangten damals, an der Grenze zwischen den Erdzeitaltern Perm und Trias, in kürzester Zeit enorme Mengen an Kohlenstoffdioxid durch Vulkanaktivitäten im Gebiet des heutigen Sibiriens in die Atmosphäre. Einen Teil davon haben die Ozeane aufgenommen, was die gesamte chemische Zusammensetzung des Meerwassers änderte.

Ozeanversauerung war schon länger als Ursache für das Perm-Trias Massenaussterben unter Verdacht

Als Ursache für das Sterben in den Ozeanen werden in der Wissenschaft verschiedene Theorien diskutiert. Die meisten Wissenschaftler_innen haben eine Versauerung der Ozeane infolge der erhöhten Aufnahme an Kohlenstoffdioxid unter Verdacht, wobei es hierfür bislang jedoch an direkten Beweisen mangelte. Diese liefert nun ein internationales Team von Forscher_innen in einer neuen Studie, die jetzt im Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht wurde.

Um die Theorie zur Versauerung zu prüfen, rekonstruierten die Forscher_innen den Säuregrad des Meerwassers zur damaligen Zeit. "Es war wirklich eine Herausforderung, die Änderungen im pH-Wert des Meerwassers anhand von Gesteinen zu rekonstruieren, die vor 250 Millionen Jahren am Meeresboden abgelagert wurden“, sagt Professorin Simone Kasemann vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM) an der Universität Bremen. Hierfür haben die Forscher_innen die Isotope des Spurenelements Bor gemessen, um aus dem Verhältnis der Isotope Rückschlüsse auf den pH-Wert des Meerwassers ziehen zu können. „Für einen so lang zurückliegenden Zeitraum ist das sehr schwierig und speziell für den Zeitabschnitt vom Perm zur Trias ist das vor uns noch keinem gelungen.“ Die in den Bremer Laboren gewonnenen Daten kombinierten die Wissenschaftler_innen dann an der Universität Exeter mit Computermodellen des Erdsystems.

Goniatites
Versteinertes Exemplar eines Goniatiten, aus einer Gruppe von Meereslebewesen die Ende des Perm - also vor ca. 252 Millionen Jahren - ausstarben. (Foto: Porshunta; Lizenz: CC-BY-SA-3.0)

Erdgeschichtliche Ereignisse beunruhigungen angesichts der aktuellen menschengemachten Ozeanversauerung

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Ozeanversauerung etwa 10.000 Jahre anhielt“, erklärt Dr. Matthew Clarkson, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Universität Edinburgh durchgeführt hat. Der gesamte Zeitraum, in dem sich das Massensterben abspielte, dauerte etwa 60.000 Jahre, wobei das Sterben in den Ozeanen in zwei Phasen unterteilt werden kann. Laut den Expert_innen stand damals das gesamte Ökosystem im Meer unter großem Druck: Die Wassertemperatur stieg an und der Sauerstoffgehalt im Wasser nahm ab. Zum Ende der zweiten Phase wurde die Ozeanversauerung dann zu einer der treibenden Kräfte und könnte so dem bereits instabilen Ökosystem sozusagen den Rest gegeben haben. „Dies ist ein beunruhigendes Ergebnis, bedenkt man, dass wir in den heutigen Ozeanen bereits eine Abnahme des pH-Werts messen, verursacht durch die vom Menschen ausgestoßenen Kohlenstoffdioxidmengen“, so Clarkson.

So tragen die Ergebnisse dieser Studie auch zum Verständnis der heutigen Versauerung des Ozeans bei und sind von großem Interesse für die Klimaforschung. Die Ozeane wirken wie ein Puffer und können einen gewissen Teil an Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre ohne weitreichende Folgen aufnehmen. Wenn jedoch eine so große Menge in so kurzer Zeit freigesetzt wird, ändert dies unweigerlich die Chemie der Ozeane: das gelöste Kohlenstoffdioxid wird teilweise zu Kohlensäure umgewandelt, was den pH-Wert sinken lässt, also das Meerwasser saurer macht. Dies wiederum beeinträchtigt die Bildung von Kalk, den überlebenswichtigen Baustein für Lebewesen wie Muscheln und Korallen.

Die Studie wurde von der Universität Edinburgh koordiniert und in enger Zusammenarbeit mit den Universitäten in Bremen, Exeter, Graz, Leeds und Cambridge durchgeführt.

Publikation: Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction; M. O. Clarkson, S. A. Kasemann, R. Wood, T. M. Lenton, S. J. Daines, S. Richoz, F. Ohnemueller, A. Meixner, S. W. Poulton, E. T. Tipper

MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

Mini-Spende für KSN: