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Das Gas Kohlendioxid (CO₂) entsteht bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen z. B. in der Industrie, wird von Autos oder Flugzeugen ausgestossen und wirkt als Treibhausgas. Erhöhte Mengen von CO₂ in der Luft führen einerseits zu einer generellen Erwärmung des globalen Klimas, durch die steigende Gaskonzentration in der Atmosphäre wird aber auch vermehrt CO₂ vom Meer absorbiert. Dies geschieht, weil sich Luft und Oberflächenwasser in einem ständigen Gasaustausch befinden. Steigt der CO₂-Gehalt der Atmosphäre, steigt automatisch auch der Gasgehalt im Oberflächenwasser des Meeres.
Mehr CO₂ im Wasser führt zu einer „Versauerung“
Meerwasser hat im Durchschnitt einen pH-Wert von ca. 8, es ist also leicht basisch. Löst sich nun CO₂ im Wasser, reagiert es mit den Wassermolekülen zu Kohlensäure. Dies ist eine Vereinfachung, da mehrere verschiedene Ionen (wie Carbonat- und Hydrogencarbonat-Ionen) beteiligt sind und in einem Gleichgewicht vorliegen. Doch in der Summe setzt dieser Vorgang Protonen frei (eigentlich Oxonium-Ionen H3O+), welche den pH-Wert des Meerwassers senken: Es wird weniger basisch oder anders gesagt, es „versauert“. Der erhöhte Säuregehalt im Wasser führt dazu, dass kalkbildende Lebewesen wie zum Beispiel Korallen oder Muscheln Schwierigkeiten haben, ihre Schutzhülle aus Kalk aufzubauen. Auf sehr anschauliche Weise kannst du dies mit dem Experiment „Muscheln in Essigwasser auflösen“ selbst nachvollziehen: Es zeigt, wie sich Kalk in einer sauren Flüssigkeit auflöst.
Muscheln als Forschungsgegenstand
Klimaforschende, die sich mit der Erwärmung der Atmosphäre beschäftigen, benutzen Muscheln vermehrt als Forschungsgegenstand. Muscheln – sowohl lebende als auch tote – bilden nämlich ein einzigartiges Klimaarchiv: Viele von ihnen sind äusserst langlebig, ihre Schalen überdauern Jahrtausende, und in ihnen können Schwankungen in den Umgebungsbedingungen anhand deutlicher Zuwachsmuster erkannt werden (ähnlich wie bei den Jahrringen von Bäumen). Ausserdem kommen Muscheln überall vor: im Schelfmeer, in der Tiefsee, in Flüssen, Bächen usw. Sie eignen sich daher sehr gut als Forschungsobjekt.
Der CO₂-Ausstoss beeinflusst nicht nur die Atmosphäre, sondern auch die Ozeane
Die Forscherinnen und Forscher haben heute keinen Zweifel am Zusammenhang zwischen dem steigenden CO₂-Gehalt der Atmosphäre und der zunehmenden Versauerung des Meerwassers. Dadurch wird nicht nur die Schalen- und Skelettbildung kalkproduzierender Lebewesen beeinträchtigt, sondern auch der Stoffwechsel vieler weiterer Organismen im Ozean. Zahlreiche dieser Lebewesen stehen am Anfang einer Nahrungskette, von der letztlich auch alle Fische, grosse Meeressäugetiere und wir Menschen abhängen. Wenn der zu grossen Teilen menschgemachte CO₂-Ausstoss in den nächsten Jahrzehnten weiterhin ansteigt, ist ungewiss, wie gut sich das Leben im Meer den veränderten Bedingungen wird anpassen können.