Ähnlich wie wütende Waldbrände, sengende Hitzewellen und überschwemmungen ist die wechselnde Farbe des Ozeans ein weiteres Warnsignal für den vom Menschen verursachten Klimawandel, so eine neue Studie, in der spezialisierte Satellitenbeobachtungen aus zwei Jahrzehnten analysiert wurden.
Ein großer Teil dieser Veränderung hat mit Phytoplankton zu tun, den mikroskopisch kleinen Meeresalgen, die in der oberen Wasserschicht leben. Wie Gras und Bäume verwendet Phytoplankton ein grünes Pigment namens Chlorophyll, um Sonnenlicht in Nahrung umzuwandeln.
Dieses Pigment wird häufig vom Weltraum aus beobachtet und ist der Hauptindikator, den Wissenschaftler zur Untersuchung der Farbe des Ozeans verwenden. Doch Phytoplankton ist sehr anfällig für den Klimawandel – ein Prozess, der seine Populationen aus dem Gleichgewicht bringt und dadurch die Farbe des Ozeans verändert, wie die Studie ergab.
„Diese Ökosysteme haben Millionen von Jahren gebraucht, um sich gemeinsam zu entwickeln und im Gleichgewicht zu sein“, sagte Stephanie Dutkiewicz, Forscherin am Massachusetts Institute of Technology und Mitautorin der Studie, die letzte Woche in Nature veröffentlicht wurde. „Veränderungen in so kurzer Zeit sind nicht gut, weil sie das gesamte Ökosystem aus dem Gleichgewicht bringen.“
Dutkiewicz sagte diese Veränderungen – und die Auswirkungen, die sie auf das Meeresleben haben könnten – im Jahr 2019 voraus. Und selbst dann würden Satelliten „die Wächter“ sein, um festzustellen, ob sich die Farbe des Ozeans verändert.
In der neuen Studie analysierten die Forscher zunächst Daten des NASA-Satelliten Aqua MODIS, der seit 2002 Farbveränderungen der Ozeane überwacht, von denen einige zu subtil sind, als dass das menschliche Auge sie erkennen könnte. Daten aus zwanzig Jahren zeigten, dass sich in mehr als der Hälfte der Weltmeere die Farben verändert hätten, heißt es in der Studie. Und Wissenschaftler sagten, dass die Veränderungen aufgrund natürlicher Vorkommnisse über das hinausgingen, was erwartet wurde.
Um herauszufinden, ob dieser Trend mit dem Klimawandel zusammenhängt, verglichen die Forscher diese Ergebnisse dann mit den Ergebnissen zweier Modelle. Einer von ihnen, sagte Dutkiewicz, simulierte, was mit den Farben des Ozeans passieren würde, wenn Treibhausgase den Planeten nicht erhitzen würden. Das andere Modell addierte bei Vorhandensein von Emissionen, was zu einer Farbverschiebung in 50 Prozent des Ozeans führte – ein Muster, das mit den Beobachtungen des Satelliten übereinstimmt.
Dutkiewicz sagte, es sei ein besorgniserregendes Zeichen für die Zukunft des Planeten.
„Ich wusste, dass dies passieren könnte, weil ich seit 10 bis 15 Jahren an diesen Modellen arbeite, daher ist es nicht überraschend“, sagte sie. „Aber jetzt können wir es aus erster Hand sehen – wir haben ein Signal dafür, dass es in der realen Welt vor sich geht. Und das ist beängstigend, denn es bedeutet, dass es nicht mehr nur mein Computer ist, der das sagt: Es sind Satellitensensoren, die sagen: „Ja, die Farbe des Ozeans ändert sich, und zwar sehr schnell.“
Der Ozean zeigt eine beeindruckende Farbpalette – ein Ergebnis der Wechselwirkung von Lichtwellen mit den Molekülen im Wasser, die entweder gestreut oder absorbiert werden, sagte Ivona Cetinić, Ozeanographin am Goddard Space Flight Center der NASA. Die Zusammensetzung des Ozeans bzw. die darin enthaltenen Nährstoffe und Lebewesen bestimmen die Farbe seines Wassers, sagte sie.
„Wir stellen uns den Ozean als eine große Wassermenge vor, aber er weist eine große Vielfalt an Ökosystemen, Organismen und Nährstoffen auf“, sagte Cetinić. „Es gibt keinen anderen Weg, das Geschehen zu verstehen und all das kontinuierlich zu beobachten, als aus dem Weltraum – und der einzige Weg, dies zu tun, besteht darin, die verschiedenen Farben im Ozean zu betrachten.“
Im Meer könne das Wasser einen bräunlichen Farbton haben, wenn es mit abgestorbenen Blättern und Sedimenten aus Flüssen beladen sei, sagte sie. An anderen Orten kann der Ozean eine Farbpalette von tiefem Marineblau bis hin zu einem grüner wirkenden Farbton aufweisen – und hier kommt das Phytoplankton ins Spiel.
In der Serie „SpongeBob Schwammkopf“ ist Plankton ein machthungriger Bösewicht. Doch im wirklichen Leben sind die winzigen Pflanzen für bis zur Hälfte des Sauerstoffs, den wir atmen, verantwortlich. Sie tragen dazu bei, einen Großteil des Kohlenstoffs aus der Atmosphäre aufzusaugen, und bilden das Rückgrat des marinen Nahrungsnetzes. Sie dienen als Nahrung für Zooplankton, das dann von Fischen gefressen wird, die noch größere Fische antreiben, und so weiter.
Wasser mit einer größeren Phytoplanktondichte – wie das in den Tropen – sieht tendenziell grüner aus, während Wasser mit weniger Phytoplankton blauer ist. Jetzt jedoch fordern die Kaskadeneffekte des Klimawandels einen Tribut vom Phytoplankton, sagte Dutkiewicz.
An manchen Orten verändern steigende Temperaturen die Meeresströmungen und stören den Fluss von Tiefseenährstoffen, die das an der Oberfläche lebende Phytoplankton zum Überleben benötigt. Dieser Mangel an Nahrung kann die Phytoplanktonpopulationen verringern und das Wasser blauer machen. In anderen Gebieten, sagte Dutkiewicz, habe das Wasser mit der Zunahme der Phytoplanktonpopulationen einen grüneren Farbton angenommen – ein Boom, der „zu groß“ sein kann, als dass das Ökosystem ihn aufrechterhalten könnte.
Wärmeres Wasser und Veränderungen in seinem Säuregehalt – ein Produkt der Auflösung von mehr Kohlendioxid im Ozean – können auch die in verschiedenen Gebieten lebenden Phytoplanktonarten verändern. Das verändere nicht nur die Farbe des Wassers, sondern habe auch Auswirkungen auf die Nahrungsketten, sagte Dutkiewicz.
„Wenn ein Phytoplankton die Größe eines Tennisballs hätte, wäre das größte so groß wie Manhattan, was bedeutet, dass es sehr unterschiedliche Nahrungsnetze unterstützen wird“, sagte Dutkiewicz. „Der Klimawandel kann eine Verschiebung bewirken, die beispielsweise dem Wachsen von Palmen mitten in der Tundra gleichkäme. Und dann wissen Sie, was machen die Elche, wenn sie nicht an Palmen gewöhnt sind?“
Zumindest im Moment sind die Veränderungen in den Farben des Ozeans mit bloßem Auge schwer zu erkennen – „es ist nicht so, dass man eines Tages an den Strand geht und es eine andere Farbe hat“, sagte Dutkiewicz.
„Aber nur weil man es nicht sehen kann, heißt das nicht, dass es nicht passiert und dass es nicht die Fähigkeit hat, uns auf unterschiedliche Weise zu beeinflussen“, fügte Dutkiewicz hinzu.
Sie sagte, es sollte ein Weckruf sein – „obwohl wir im Laufe der Jahre einige davon bekommen haben.“
„Es ist fast so, als würden wir ständig die Schlummertaste eines Weckers drücken, der uns sagt, dass wir jetzt handeln müssen“, fügte sie hinzu.