Arbeitsblatt: Geografie Klimawandel

Erwartungshorizont zum Arbeitsblatt: Baumeister der Rügener Kreidefelsen Aufgabe a): Nenne die Folge der pH-Wert Verschiebung für die Lebewesen. kalkskelettbildenden Antwort: Die Dicke der Kalkschale verringert sich. Aufgabe b): Erkläre mit Hilfe des Textes, der Dissoziationsstufen der Kohlensäure und Abb.3 warum das in Aufgabe a) gefragte Merkmal der Kalkalgen sich bei niedrigerem pH-Wert verändert. Antwort: Durch den Anstieg von CO2 in der Atmosphäre wird auch mehr CO2 vom Meerwasser aufgenommen. Es kommt zur Versauerung der Meere bzw. das Meerwasser ist weniger basisch. Die Folgen dieser pH-Wert Verschiebung betreffen kalkskelettbildende Lebewesen, deren Fähigkeit, sich Schutzhüllen bzw. Innenskelette zu bilden, bei sinkendem pH-Wert nachlässt. Die Kalkschalenbildung hängt unmittelbar mit Konzentration von Carbonat-Ionen (CO32) im Meerwasser zusammen. Bei einer pH-Verschiebung hin zum sauren Bereich liegt weniger CO32- im Meerwasser vor. Dies erschwert die Kalkschalenbildung. pH – Erniedrigung (H - Erhöhung) - mehr CO2 pH – Erhöhung (H - weniger) - mehr HCO3- und CO32- Aufgabe c): Begründe, warum sich eine Artverschiebung hin zu Organismen mit dünnerem Kalkskelett auf das Ökosystem der Ozeane auswirken könnte. Antwort: Die Schalen werden dünner oder lösen sich womöglich auf und bieten weniger Schutz vor Fressfeinden. Bestimmte Arten sind oft die Basis von Nahrungsketten. Eine Veränderung der Arten kann auch schwerwiegende Konsequenzen für die zahlreichen von ihnen abhängigen Meeresbewohner (Nahrungsketten) und in der Folge auch für die auf diese angewiesenen Menschen beinhalten. Kalkalgen habe außerdem eine ökologische Bedeutung bei dem Abbau organischer Verbindungen zu mineralischen, anorganischen Stoffen am Meeresgrund. Aufgabe d): Erläutere, welche Auswirkung die Artverschiebung auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben könnte. Antwort: Es liegt die Vermutung nahe, dass der Einfluss auf das marine Carbonatsystem durch den Entzug von großen Menge CO2 aus dem Meerwasser bei der Bildung der Kalkschale durch Kalkalgen und anderen Kalkskelett bildenden Organismen zukommt. Kleine Veränderungen in den ozeanischen Prozessen können somit große Auswirkungen auf die CO2-Konzentration der Erdatmosphäre haben, wenn gerade solche Arten verdrängt werden, die mehr Energie zum Aufbau ihres Kalkskeletts investieren. Dies könnte negative Folgen haben auf die Fähigkeit der Ozeane, Kohlenstoff aufzunehmen und diesen langfristigen in der Tiefe des Meeres im Sediment zu speichern. So entfällt ein Mechanismus der dem vom Menschen verursachten Klimawandel entgegenzuwirken. Klasse 11/12 Thema Klimawandel: Wie beeinflusst der atmosphärische CO2-Gehalt das Ökosystem Meer. Arbeitsblatt: Baumeister der Rügener Kreidefelsen Abbildung 1 und 2: Rügener Kreidefelsen und Karte von Rügen www.welt-atlas.de/karte Baumeister der Rügener Kreidefelsen Etwa 70 Millionen Jahre ist es her, da befand sich ein flaches Schelfmeer zwischen England und dem Kaspischen Meer. Im Laufe vieler Jahrtausende der Kreidezeit lagerten sich die kalkhaltigen Schalen und Skelette der Meeresbewohner wie Seeigel, Schnecken, Muscheln und Algen zu meterhohen Kalksedimenten ab. Diese wanderten dann später während der letzten Eiszeit durch tektonische Prozesse an die Oberfläche. Kalkalgen von der Gruppe der Coccolithophoriden sind weltweit verbreite und bilden den wesentlichen Bestandteil der Kreidefelsen von Rügen. Mariner Kalk in Form von Carbonat (CO32-) wird in das Skelett/Schale eingebaut und so gebunden. Nach dem Absterben sinken die Organismen zu Boden. Forscher haben eine Vielzahl von Plankton- und Sedimentproben untersucht und konnten eine Veränderung der Coccolithophoriden in heutigen Ozeanen über die letzten 40.000 Jahre dokumentieren. Außerdem haben Laborexperimente gezeigt, dass die Algen bei zunehmend sinkendem pH-Wert ein dünneres Skelett ausbilden. Mit ihrer Untersuchung konnten die Forscher nachweisen, dass es im marinen Ökosystem bereits zu einer deutlichen Artenverschiebung gekommen ist. Es wurden zunehmend mehr Arten mit schwächerem Skelett und immer weniger mit stärkerem Kalkskelett im Sediment nachgewiesen. Quelle:www.pik-potsdam.de/research/projects/projectsarchive/tipi/riebesell_reduced.pdf Insel-ruegen.jimdo.com/home/wissowerklinken/hintergrund/ Aufgaben: a) Nenne die Folge der pH-Wert Verschiebung für die kalkskelettbildenden Lebewesen. b) Erkläre mit Hilfe des Textes, der Dissoziationsstufen der Kohlensäure und Abb.3 warum das in Aufgabe a) gefragte Merkmal der Kalkalgen sich bei niedrigerem pH-Wert verändert. c) Begründe, warum sich eine Artverschiebung hin zu Organismen mit dünnerem Kalkskelett auf das Ökosystem der Ozeane auswirken könnte. d) Erläutere, welche Auswirkung die Artverschiebung auf den globalen Kohlenstoffkreislauf haben könnte. Abb 3: Carbonatsystem des Meerwassers Relatives Verhältnis der drei anorganischen Komponenten: CO2, HCO3- und CO32schattierter Bereich zeigt schematisch den pH Bereich, der heute im Meer vorkommt. Der Pfeil entspricht der erwarteten Verschiebung des mittleren pH-Werts. Die Bildung und Dissoziation der Kohlensäure im Wasser läuft in 2 Stufen ab: 1. Dissoziationsstufe: CO2 H2O H HCO32. Dissoziationsstufe: HCO3- CO32Quelle: Raven et al., 2005