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Umwelt+Natur

Wie der Klimawandel das Plankton verschiebt

Zooplankton
Marines Zooplankton. (Bild: tonaquatic/ iStock)

Die Erwärmung der Meere führt dazu, dass sich die Klimazonen im Ozean verschieben. Dadurch folgen viele Meeresorganismen dem kühleren Wasser und verlagern ihre Verbreitungsgebiete weiter in Richtung Pole. Dabei gibt es jedoch wichtige Unterschiede, wie nun Wissenschaftler festgestellt haben. Demnach könnte sich Zooplankton stärker verschieben als Phytoplankton und kleinere Arten eher profitieren als große. Das könnte zu Ungleichgewicht in den Nahrungsketten führen.

Das Plankton – im Wasser schwebende, mikroskopisch kleine Lebewesen – bilden die Basis der marinen Nahrungsketten. Einzellige Algen liefern die Nahrung für winzige Planktontiere, diese wiederum sind die Beute von Fischen und Meeressäugern. Darüber hinaus spielt das Plankton aber auch eine wichtige Rolle für den globalen Kohlenstoffkreislauf. Denn die Planktonalgen binden durch ihre Photosynthese Kohlendioxid aus der Luft. Wenn sie dann absterben, sinken sie zum Meeresgrund hinab und der in ihnen gebundene Kohlenstoff wird so für längere Zeit gespeichert und aus dem Verkehr gezogen.

Verlagerung in Richtung Pole

Weil die meisten Planktonarten an bestimmte Wassertemperaturen angepasst sind, wird ihre Verteilung von der Erwärmung der Ozeane beeinflusst. Bereiche kühleren Wassers verschieben sich im Zuge des Klimawandels weiter zu den Polen, in den Tropen steigen die Ozeantemperaturen auf zuvor nicht übliche Werte. Schon länger legen Studien nahe, dass sich mit dieser Verlagerung der marinen Klimazonen auch die Planktonverteilung verschiebt und viele Arten ihre Verbreitungsgebiete in höhere Breiten ausdehnen. Was aber bisher fehlte, waren genauere Daten dazu, welche Planktongruppen wie stark auf den Klimawandel reagieren.

Das haben nun Fabio Benedetti von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) und seine Kollegen näher untersucht. Dafür sammelten sie Daten zur Verteilung von 860 Arten des Phyto- und Zooplanktons und erstellten auf dieser Basis Verbreitungskarten für die heutigen Meere sowie – mithilfe eines Klimamodells – für die Ozeane am Ende dieses Jahrhunderts. Die Simulation bestätigte zunächst, dass sich die Verteilungen der Planktonarten tatsächlich in Richtung der Pole verschieben wird. „Wir stellen einen polwärtige Verlagerung der Artenverteilung mit einer mittleren Geschwindigkeit von 35 Kilometer pro Dekade fest“, berichten die Forscher. Parallel dazu nimmt die Artenvielfalt des Planktons insgesamt zu, weil wärmeres Wasser eine höhere Diversität begünstigt, wie das Team erklärt.

Zooplankton reagiert anders als Phytoplankton

Doch mit den Verschiebungen kommt es auch zu wachsenden Ungleichgewichten, weil nicht alle Planktongruppen in gleichem Maße auf die Erwärmung ihres Lebensraums reagieren. In den Gebieten mit Wassertemperaturen oberhalb von 25 Grad nimmt zwar die Vielfalt des Phytoplanktons weiter zu, beim Zooplankton jedoch dünnen sich die Arten eher aus. „In den Tropen könnte dadurch die Diversität des Zooplanktons leicht abnehmen, dafür steigt sie in den gemäßigten und subpolaren Breiten“, berichten Benedetti und seine Kollegen. „In diesen Breiten werden fast 40 Prozent der Phyto- und Zooplanktongemeinschaften durch polwärts gewanderte Arten ersetzt werden“, berichtet das Team.

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Das aber bedeutet, dass vor allem in den noch kühleren Meeresgebieten zunehmend Planktonspezies aufeinandertreffen, die ursprünglich nicht im gleichen Lebensraum vorkamen. Dadurch sind auch ihre ökologischen Beziehungen nicht aufeinander abgestimmt. „Die Polwärtswanderung führt zu einer tiefgreifenden Umstrukturierung in der Zusammensetzung der Planktongemeinschaften“, erklären die Forscher. „Zwar wird sich oberflächlich betrachtet die Artenzahl in einigen Meeresregionen positiv entwickeln. Die Zunahme der Vielfalt könnte aber eingespielte marine Ökosysteme höherer Breiten und deren Funktionieren ernsthaft bedrohen“, sagt Benedetti.

Planktongrößen verschieben sich

Hinzu kommt ein weiterer Faktor: Nähere Betrachtung von Kieselalgen und Ruderfußkrebsen als zwei schalentragenden Vertretern des Phyto- und Zooplanktons ergaben, dass der Klimawandel auf kleinere und größere Arten unterschiedlich wirkt. Für kleinere Spezies werden die Bedingungen mit der Meereserwärmung eher besser, für größere Arten verschlechtern sie sich. Das führt dazu, dass kleinere Planktonarten vor allem in den gemäßigten und hohen Breiten häufiger und zahlreicher werden, während größere Spezies seltener werden, wie Benedetti und seine Kollegen berichten. Eine solche Verschiebung der Planktongrößen hätte nicht nur Auswirkungen auf die Nahrungsnetze und beispielsweise die Fischerträge in unseren Breiten, sondern auch auf den Kohlenstoffkreislauf.

Größere schalentragende Planktonalgen oder -tiere sind schwerer und sinken nach ihrem Tod schneller zum Meeresgrund ab – und mit ihnen der in ihren Geweben gespeicherte Kohlenstoff. Auch die Exkremente solcher größeren Planktontiere sind meist größer und sinken schneller ab. Weil bisher solche größeren Planktonorganismen vor allem in den kalten Meeren der polaren Breiten leben, tragen sie dort erheblich zum schnellen Transfer von Kohlenstoff in die Tiefsee bei. Werden sie aber im Zuge des Klimawandels von kleineren Arten ersetzt, verlangsamt sich dieser Transport – und das hat Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf. Wie stark dieser Einfluss in Zukunft ausfallen, ist bislang allerdings noch unklar, wie die Wissenschaftler erklären.

Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich); Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-021-25385-x

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