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Giftige Alge profitiert von Ozeanversauerung

Mesokosmen
Mesokosmen vor der Küste von Gran Canaria. (Foto: Ulf Riebesell/GEOMAR, CC BY 4.0

Wenn das Wasser der Ozeane durch die steigenden Kohlendioxidwerte saurer wird, leiden viele Meeresbewohner – aber nicht alle. Denn wie ein Langzeitexperiment jetzt belegt, gibt es auch Gewinner der Ozeanversauerung. Ausgerechnet eine giftige Algenart scheint demnach besonders gut in saurerem Wasser zu gedeihen. Im Versuch vermehrte sich die Algenart Vicicitus globosus so stark, dass es sogar zu einem teilweisen Kollaps der Nahrungskette kam. Wie diese Alge weltweit verbreitet ist, könnte ihre Blüte künftig viele Küstengebiete, die Fischerei und die Aquakultur empfindlich treffen, warnen die Forscher.

Die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) in der Erdatmosphäre heizt nicht nur dem Klima ein, sie wirkt auch auf den Ozean. Denn je höher der CO2-Gehalt in der Luft, umso mehr von diesem Gas nimmt auch das Meerwasser auf. Chemische Reaktionen des CO2 mit dem Wasser führen dazu, dass Säuren gebildet werden und der pH-Wert des Meerwassers sinkt – das Meer wird saurer. Doch diese Ozeanversauerung bereitet gerade den Organismen, die Kalk in ihre Schalen und Skelette einbauen, Probleme. Studien zeigen, dass beispielsweise Miesmuschellarven dünnere Schalen bekommen und ältere Muscheln ihren Halt am Untergrund verlieren können. Auch viele Korallen, einige Fischarten und Seeigel scheinen auf sinkende pH-Werte des Wassers sensibel zu reagieren.

Exponentielle Vermehrung

Um die Folgen der Ozeanversauerung genauer zu untersuchen, führen Ulf Riebesell vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und sein Team vor der Küste der Kanarischen Insel Gran Canaria mehrere Langzeit-Experimente durch. Dabei nutzen sie sogenannte Mesokosmen, um in einer natürlichen Umgebung die Folgen eines CO2-haltigeren und damit saureren Meerwassers auf die Lebenswelt des Meeres zu testen. Die Mesokosmen bestehen jeweils aus einem Auftriebsgestell an der Meeresoberfläche, das einen 15 Meter langen Kunststoffschlauch senkrecht im Wasser hält. Dieser schließt 35 Kubikmeter des natürlichen Meerwassers samt seiner typischen Lebensgemeinschaft aus Planktonorganismen, Krebsen und Fischen ein. Für das aktuelle Experiment erhöhten die Forscher in neun Mesokosmen die CO2-Konzentrationen auf Werte zwischen 600 und mehr als 1200 ppm – und damit auf Werte, die denen der IPCC-Klimaszenarien RCP 4,5 bis RCP 8.5 entsprechen. Über 57 Tage haben sie anschließend die Entwicklung der eingeschlossenen Planktongemeinschaft beobachtet.

Das Ergebnis: Ab einer CO2-Konzentration von rund 600 ppm im Meerwasser vermehrte sich die giftige Alge Vicicitus globosus exponentiell, ab 800 ppm kam es dadurch zu starken Algenblüten dieser toxischen Spezies. „Vicicitus globosus erreichte schon nach wenigen Tagen oberhalb von 600 ppm CO2 eine maximale Zelldichte von 600 bis 800 Zellen pro Milliliter Meerwasser“, berichten die Forscher. Für die anderen Bewohner des Mesokosmos, vor allem das Zooplankton, hatte diese giftige Algenblüte fatale Folgen: Die zuvor dominierenden Planktonarten, darunter verschiedene Ruderfußkrebse, Wimperntierchen und Dinoflagellaten gingen drastisch zurück. „Diese Unterdrückung der Zooplanktonentwicklung hemmte wiederum den Transfer innerhalb der Nahrungskette“, erklären Riebesell und seine Kollegen. Als Folge kam es teilweise zu einem Kollaps der Nahrungsketten in diesen Mesokosmen. „Der Zusammenbruch der Nahrungskette beeinflusste darüber hinaus wichtige andere biologisch getriebene Prozesse, wie den Kohlenstofftransport in die Tiefe“, so Riebesell.

„Ein Weckruf“

Nach Ansicht der Forscher sind diese Ergebnisse ihrer Studie durchaus Anlass zur Besorgnis. Denn sie zeigen, dass die Ozeanversauerung negative Folgen haben kann, die bisher noch gar nicht bedacht worden sind. „Unsere Ergebnisse liefern den ersten Beleg dafür, dass die Versauerung einer toxischen Alge einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen, koexistierenden Spezies verleihen kann – und dies schon bei CO2-Werten deutlich unterhalb des business-as-usual-Klimaszenarios“, konstatieren die Forscher. Die im Versuch simulierten CO2-Werte könnten schon in den nächsten drei bis vier Jahrzehnten in den Meeren erreicht werden. Noch ist unklar, warum Vicicitus globosus von hohen CO2-Konzentrationen profitiert. Die Forscher vermuten, dass diese Bedingungen sowohl ihr Wachstum anregen als auch ihre Giftigkeit erhöhen, wodurch die Alge weniger von Fressfeinden dezimiert wird.

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Unklar ist ebenfalls, ob sich die Ergebnisse der Studie auf andere giftige Algenarten übertragen lassen. Die Wissenschaftler halten es aber für durchaus möglich. „Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass dieser Effekt auch für andere giftige Algenarten gilt und dass sich dadurch giftige Algenblüten verstärken und weiter ausbreiten“, so Riebesell und sein Team. Schon Vicicitus globosus allein jedoch könnte bei unkontrollierter Vermehrung für verheerende Folgen sorgen. Denn diese Algenart ist fast weltweit verbreitet und wurde schon häufig mit Fischsterben in Küstengewässern und in Aquakulturen in Verbindung gebracht. „Die Ergebnisse dieser Studie sollten als Weckruf angesehen werden“, betonen die Forscher.

Quelle: Ulf Riebesell (GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, Kiel) et al., Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-018-0344-1

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