Der pH-Wert der Meeresoberfläche ist in den letzten zwei Jahrhunderten von vorindustriell rund 8,2 auf etwa 8,1 gefallen. So gesagt klingt die Verschiebung trivial. Sauber gerechnet ist sie atemberaubend: die pH-Skala ist logarithmisch, ein Abfall um 0,1 Einheiten bedeutet einen Anstieg der Wasserstoffionen-Konzentration um rund 30 % im größten Gewässer der Erde — vollzogen vor dem Hintergrund eines Ozeans, der zehnermillionenlang chemisch praktisch stillstand. Die Verschiebung ist der direkte chemische Fingerabdruck des fossilen CO₂. Etwa ein Drittel jedes Kilogramms Kohlenstoff, das die Menschheit verbrannt hat, ist im Meerwasser gelandet, und der Ozean hat sich jedes Gramm gemerkt.
Kohlendioxid sitzt im Meerwasser nicht ruhig. Es lagert sich zu Kohlensäure an, dissoziiert zu Bicarbonat und einem freien Proton, und auf längere Sicht geben einige dieser Bicarbonat-Ionen ein zweites Proton ab und werden zu Carbonat. Das ganze System — CO₂ ⇌ H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ ⇌ CO₃²⁻ — ist ein Puffer, und wie jeder Puffer fängt es zugeführte Säure ab, indem es seine Gleichgewichte verschiebt. Bezahlt wird das mit einer fallenden Carbonat-Ionen-Konzentration: jedes hinzukommende H⁺ verbraucht ein CO₃²⁻ zu HCO₃⁻. Diese versteckte Buchführung ist es, was die Ozeanversauerung biologisch zur Sache macht.
Marine Kalkbildner — Korallen, Muscheln, Austern, Seeigel und am folgenreichsten das schalenbildende Plankton (Coccolithophoren, Foraminiferen und die Pteropoden, jene Meeresschnecken, die polare Nahrungsnetze tragen) — bauen ihre Skelette aus Calciumcarbonat, und wie leicht ihnen das gelingt, hängt davon ab, wie gesättigt das umgebende Wasser mit Carbonat ist. Unterhalb einer kritischen Tiefe — dem Carbonat-Sättigungshorizont — ist Meerwasser untersättigt, und Schalen lösen sich schneller, als Organismen sie nachbauen. Dieser Horizont ist in vielen Becken seit 1850 um Dutzende bis Hunderte Meter aufgestiegen, in Teilen des Südlichen Ozeans reicht er heute fast bis zur Oberfläche. Eine junge Austernlarve, die in zunehmend ätzendem Wasser ihre erste Schale anlegt, steht biochemisch da wie ein Maurer, dem man immer weicheren Ziegel reicht: irgendwann hält das Bauwerk nicht mehr.
Die Austernzucht im pazifischen Nordwesten wäre Ende der 2000er beinahe zusammengebrochen, als auftreibendes saures Wasser die Larven in den Brutanlagen tötete; heute puffern die Züchter ihr Zulaufwasser mit Natriumcarbonat — eine industrielle Notlösung, die Zeit kauft, das Meer hinter dem Rohr aber nicht repariert. Korallenriffe trifft eine doppelte Last: wärmeres Wasser bleicht sie, saureres Wasser zersetzt sie, und beides zusammen zehrt Riff-Ökosysteme schneller auf, als ein einzelner Mechanismus es vorhersagt. Die Ozeanversauerung ist — neben der Erwärmung — eine der beiden großen chemischen Signaturen des Anthropozäns im marinen Befund und die einzige, von der die Chemie des Meerwassers selbst garantiert, dass sie nach dem Ende der Emissionen Jahrhunderte weiterläuft.