Kohlenstoffspeicher: Wie Wälder, Ozeane und Felsen uns am Leben erhalten

Das CO 2 in der Erdatmosphäre ist nur eine von vielen Formen, die Kohlenstoff in einem globalen Kreislauf annimmt. Schaut man sich die Wege des Treibhausgases einmal genau an, wird klar, wie verschiedene Prozesse ineinandergreifen: Riesige Pilze, fleißige Biber und tosende Wirbelstürme – zahlreiche solcher Akteure, große wie unscheinbare, übernehmen jeweils andere Aufgaben und sorgen insgesamt für ein stabiles und faszinierendes Gleichgewicht. Um zu verstehen, wie der Mensch es schafft, dieses ins Schwanken zu bringen, muss man in die spannende Welt der natürlichen CO 2 -Senken eintauchen.

Der Artikel nimmt Sie mit auf eine Reise durch die verschiedenen Ökosysteme der Erde. Er beleuchtet die teils erstaunlichen Wege, mit denen sie Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre entfernen und so das Leben, wie wir es kennen, ermöglichen.

Die erste Station gibt direkt den Takt an: Der Ozean ist der größte Kohlenstoffdioxidspeicher der Erde. Er enthält ein Vielfaches der Menge an CO 2 , die in Atmosphäre, Boden und Biosphäre zusammen gespeichert ist, und fungiert somit als zentraler Regulator für den Kohlenstoffdioxidhaushalt der Erde.

Der immerwährende Kohlenstoffaustausch mit der Atmosphäre findet hauptsächlich an der Oberfläche statt, das heißt in den obersten 100 Metern der Meere. Der Hauptteil des CO 2 -Flusses von der Atmosphäre in die Meere lässt sich anhand von zwei Prozessen erklären: der physikalischen und der biologischen Pumpe.

Die physikalische CO 2 -Pumpe ergibt sich direkt aus der globalen Zirkulation der Meere und einem chemischen Prinzip: Kaltes Wasser kann deutlich mehr Gas aufnehmen als warmes. In kalten Polarregionen entsteht ein Konzentrationsgefälle von der Atmosphäre zur Oberfläche des Ozeans. Das CO 2 löst sich im Wasser, reagiert dort zu HCO 3 – (Hydrogencarbonat) und sinkt mit dem kalten und dadurch dichteren Wasser in die Tiefe. Hier folgt es für mehrere Hundert Jahre dem Tiefenwasserstrom, bis es in wärmeren Äquatorregionen durch Aufstiegsströmungen wieder das Licht der Sonne erblickt und sich der Prozess umkehrt. Dieser Vorgang ist für über 90 Prozent des CO 2 -Flusses aus der Atmosphäre in den Ozean verantwortlich. Das CO 2 ist allerdings nicht weg – früher oder später steigt es wieder an die Oberfläche. Für temporäre CO 2 -Spitzen kann die physikalische Pumpe ein Polster schaffen: Wenn die Konzentration in der Atmosphäre steigt, arbeitet auch die physikalische Pumpe effizienter. Welche Rückkopplungen genau entstehen, wenn mehr Kohlenstoffdioxid in der Tiefsee ankommt, ist noch nicht gut verstanden.

Die zweite, die biologische Pumpe, transportiert CO 2 deutlich gemächlicher als die physikalische, schafft es aber, einen Teil davon permanent aus dem Kreislauf zu entfernen. Betrieben wird sie durch die »Wälder der Meere«: Phytoplankton, mikroskopische Organismen, die seit Urzeiten die Meere bevölkern. Sie lassen sich in den sonnendurchfluteten Wasserschichten treiben und verwandeln CO 2 in Sauerstoff (O 2 ) – und betreiben damit den ältesten Fotosynthese-Prozess der Erde, der einst die Atmosphäre mit Sauerstoff füllte.