Zeitmaschine fürs Klima
Die Hitze setzt Deutschland zu. Vergangenes Jahr haben wir berichtet, was der Klimawandel für Gewässer, Äcker und Wälder bedeutet. Aus aktuellem Anlass haben wir den Artikel aus dem Archiv geholt.
- Rüdiger Braun
Wie könnte die Welt von morgen aussehen? Forscher testen, wie die globale Erwärmung das Leben auf der Erde verändern wird.
Tief und düster hängen die Wolken über dem norwegischen Raunefjord. Zwei junge Wissenschaftler beladen den Aluminiumkahn "Wassermann" mit Plastikbehältern, Netzen, Seilen, Wasserschöpfern und einer Probensonde. Sie können sich das Gähnen nicht verkneifen. Die Nacht war kurz. Bis in die frühen Morgenstunden haben sie gemeinsam mit ihren Kollegen Wasserproben analysiert. Denn irgendetwas stimmt nicht. Eines der wichtigsten Experimente in der neun Grad kalten Nordsee verläuft völlig anders als erwartet. Die Algenzusammensetzung in zahlreichen Wasserproben hat sich schlagartig verändert. Haben die Forscher einen Fehler gemacht? Droht der Versuch, in den so viel Zeit investiert wurde, zu scheitern?
Um das herauszufinden, müssen sie möglichst rasch zusätzliche Proben entnehmen. Ein Wettlauf mit der Zeit beginnt. Kurz nach acht legen sie mit ihrem Motorboot ab. Keine zehn Minuten dauert die Fahrt zur Versuchsfläche. Hinter einer Insel öffnet sich der Blick auf acht eigenartige Geräte. Sie sehen aus, als würden kleine Gartenpavillons auf den Wellen schaukeln. Knapp drei Meter hoch und zwei Meter breit ragen sie aus dem Wasser. Unter einer mit dünnen Stacheln bewehrten Folienhaube – die Seevögel fernhalten soll – hängt jeweils ein riesiger geschlossener Plastiksack an einem Metallring zwischen sechs orangefarbenen Kunststoffsäulen.
Etwa 20 Meter reicht er in die Tiefe und ist mit alten Eisenbahnrädern auf dem etwa 50 Meter tiefen Meeresboden verankert. Rund 55000 Liter Salzwasser, mitsamt allen enthaltenen Organismen, wurden darin eingefangen und anschließend fest verschlossen. Sie sollen den Forschern verraten, was mit den Meeren passiert, wenn die Konzentration an Kohlendioxid in der Atmosphäre weiter steigt.
"Mesokosmen" nennen die Wissenschaftler ihre überdimensionalen Reagenzgefäße. Darin können sie mithilfe einer vielstrahligen Apparatur, der sogenannten Spinne, erhöhte Mengen Kohlendioxid ins Wasser einbringen und so einen Zustand simulieren, wie Klimamodelle ihn für die nächsten Jahrzehnte prognostizieren. Ein Team des Geomar Helmholtz-Zentrums aus Kiel hatte die Versuchsanlage im Frühjahr 2015 in der Nordsee bei Bergen für ein 50-tägiges Experiment installiert. 35 Tonnen Geräte und Material – Boote, Tauchausrüstung, Schutzanzüge, Experimentierstationen und eine Laborausstattung für 36 Mitarbeiter – mussten sie per Schiff in die norwegische Forschungsstation Espeland bringen. Davor schaukelten die Mesokosmen bereits in der Nord- und Ostsee sowie im Mittelmeer. Zurzeit schwimmen sie in tropischen Gefilden vor der Küste Perus.
So wollen die Wissenschaftler ein möglichst umfassendes Bild davon zeichnen, wie der Klimawandel die Ozeane verändert. Die Versuche sollen eine entscheidende Lücke schließen. Bislang beruhten die meisten Vorhersagen zu den Folgen des Klimawandels auf Computermodellen, Rekonstruktionen der Klimavergangenheit und Laborversuchen. Was fehlte, waren zuverlässige Aussagen über die Folgen für reale Ökosysteme. Was bedeutet ein Anstieg der Wassertemperatur für die Organismen?
Da Kohlendioxid sich zudem in Wasser löst und Kohlensäure bildet: Welche Effekte hat eine Übersäuerung der Meere auf die Lebewesen? Und jenseits des Ökosystems Meer: Welche Folgen haben längere Trockenperioden oder vermehrte Hitzewellen auf Waldgebiete oder landwirtschaftliche Flächen? Um diese Fragen zu beantworten, katapultieren sie Teile von Wäldern, Seen, Korallenriffen oder Ackerfluren praktisch in die Zukunft. Sie packen Waldböden unter Glasdächer, ganze Äcker in Folien – oder lassen riesige Reagenzgefäße im Meer oder in Süßwasserseen schwimmen.
Seit dem Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert ist durch die Verbrennung von Öl, Kohle und Erdgas der CO2-Gehalt der Luft von 280 auf über 400 Millionstel Volumenanteile (ppm) gestiegen. Ein Großteil der Klimaforscher erwartet bis zum Ende des Jahrhunderts einen Anstieg auf bis zu 800 ppm, falls es der Menschheit nicht gelingt, in den nächsten 60 Jahren weitgehend aus der Nutzung fossiler Energieträger auszusteigen. Das würde bedeuten, dass die Durchschnittstemperatur der Erde um mehr als vier Grad anstiege und sich der Säuregehalt in den Meeren beinahe verdreifachte.
"Eines ist schon jetzt klar", sagt Ulf Riebesell, der die Geomar-Experimentierstation entwickelt hat und das Projekt leitet. "Egal wie hoch der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in den nächsten Jahrzehnten noch steigen wird, die Meere werden deutlich saurer, weil die Ozeane immer mehr CO2 aufnehmen und damit der Kohlensäuregehalt steigt. Das wird die Lebensgemeinschaften massiv umkrempeln." Die Wissenschaftler sind vor allem deshalb so besorgt, weil sich dieser Wandel so schnell vollzieht wie vermutlich noch nie zuvor in der Erdgeschichte.
Raunefjord, Norwegen (60° 16' N/5° 13' O)
Wie überraschend die Folgen sein können, zeigt der unerwartete Verlauf des Experiments im Raunefjord. Die Wissenschaftler hatten in einigen Mesokosmen einzellige Mikrokalkalgen mit dem Namen Emiliania huxleyi freigesetzt, die zuvor im Kieler Labor über vier Jahre und 2500 Generationen hinweg an hohe CO2-Werte und höhere Temperaturen angepasst wurden. Dieses winzige, mit bloßem Auge kaum sichtbare Lebewesen ist die am weitesten verbreitete Kalkalgenart. Sie kommt von den Polargebieten bis zum Äquator vor und ist deshalb ein Schlüsselorganismus, um die Folgen der Ozeanversauerung einzuschätzen. Das "FreEhux" genannte Experiment sollte zeigen, ob sich die relativ CO2-resistenten Laborkulturen auch im Freiland behaupten können. Doch im Meerwasser mit einem angereicherten Kohlendioxidgehalt, wie er in der Nordsee bei starkem Klimawandel zu erwarten wäre, brach deren Population schlagartig zusammen. Im natürlichen Fjordwasser hingegen gedieh sie prächtig.
