Bis 2100 können Ozeane dafür genügend Kohlenstoff aufgenommen haben
Daniel Rothman, Professor für Geophysik am Massachusetts Institute of Technologie (MIT), hat zu berechnen versucht, wie sich weiter steigende CO2-Werte auf die Artenvielfalt der Erde auswirken werden. Rothman sieht eine Katastrophen-Schwelle, andere nennen das einen Kippschalter, der nicht überschritten werden dürfe – andernfalls drohe das nächste Massensterben in weniger als 100 Jahren. In seinem Essay, veröffentlicht am 29.09.2017 im Wissenschafts-Journal Science Advances, definiert Rothman zwei besonders gefährliche Szenarien:
- Wenn weiterhin mehr CO2 ausgestoßen wird, als es das globale Ökosystem aushält – und
- wenn die CO2-Konzentration in der Atmosphäre und in den Ozeanen ein die Biodiversität der Erde akut bedrohendes Niveau erreicht.
Meer, US-Küste – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Auf dieser Grundlage deutet Rothmans mathematisches Modell darauf hin, dass das nächste Massensterben mit hoher Wahrscheinlichkeit dann bevorsteht, wenn eine der beiden Schwellen überschritten werde. Die kritische CO2-Menge, die maximal von den Ozeanen aufgenommen werden darf, liegt bei 310 Gigatonnen, so viel, wie bis 2100 durch menschliche Aktivitäten dem globalen Ökosystem zugeführt wird.
Bei langfristigen Änderungen des Kohlenstoffkreislaufs ist die Geschwindigkeit entscheidend, mit der sie passieren. Bei kurzfristigen Schwankungen ist die Intensität das entscheidende Kriterium.
„Das heißt nicht, dass die Katastrophe am nächsten Tag auftritt“, sagt Rothman über seine neue Studie. „Sie besagt, dass der Kohlenstoffzyklus, wenn er unkontrolliert bleibt, in einen Bereich wechseln würde, der nicht mehr stabil wäre und sich in einer Weise verhalten würde, die schwer vorherzusagen wäre. In der geologischen Vergangenheit ist diese Art von Verhalten mit dem Massensterben verbunden.“
In 540 Millionen Jahren hat die Erde fünf Massensterben erlebt, jeweils Folge von Prozessen, die den normalen Kohlenstoffkreislauf durch Atmosphäre und Ozeane auf den Kopf stellten. Diese weltweit tödlichen Kohlenstoff-Störungenen entfalteten sich über Tausende bis Millionen von Jahren und stimmten mit der weitverbreiteten Vernichtung von marinen Arten auf der ganzen Welt überein. Die Frage für viele Wissenschaftler ist, ob der Kohlenstoffzyklus gerade wieder einen entscheidenden Schock erlebt, der ein sechstes Massensterben bringen könnte.
Aus einer Medienmitteilung des MIT:
„Rothman stellte fest, dass die kritische Rate für die Katastrophe mit einem verborgenen Prozess innerhalb des natürlichen Kohlenstoffzyklus der Erde zusammenhängt. Der Zyklus ist im Wesentlichen eine Schleife zwischen Photosynthese und Atmung. Normalerweise gibt es ein „Leck“ im Zyklus, in dem eine kleine Menge an organischem Kohlenstoff auf den Meeresboden sinkt und im Laufe der Zeit als Sediment begraben und von dem Rest des Kohlenstoffzyklus abgesondert wird.
Rothman zufolge ist die kritische Rate gleich der Rate der überschüssigen Produktion von Kohlendioxid, die aus dem Verstopfen des Lecks resultieren würde. Jedes zusätzliche Kohlendioxid, das in den Zyklus injiziert würde, könnte nicht durch die Schleife selbst beschrieben werden. Ein oder mehrere andere Prozesse hätten stattdessen den Kohlenstoffzyklus in ein instabiles Territorium gebracht.
Meer – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Er stellte dann fest, dass die kritische Rate nur jenseits des Zeitrahmens gilt, bei dem der marine Kohlenstoffkreislauf sein Gleichgewicht wiederherstellen kann, nachdem es gestört wurde. Heute ist diese Zeitskala etwa 10.000 Jahre. Für viel kürzere Ereignisse ist die kritische Schwelle nicht mehr an die Geschwindigkeit gebunden, bei der Kohlenstoff zu den Ozeanen hinzugefügt wird, sondern stattdessen die Gesamtmasse des Kohlenstoffs. Beide Szenarien würden einen Überschuss von Kohlenstoff durchlaufen, der durch die Ozeane und die Atmosphäre zirkuliert, was wahrscheinlich zu einer globalen Erwärmung und einer Ozeansäurebildung führt.“
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