Klima

© MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten, Uni­ver­si­tät Bre­men; V. Die­kamp

Pressemitteilung, 30.11.2022, MARUM

MARUM-Stu­die in Na­tu­re: Neue Ana­ly­se­me­tho­de zeigt ab­rup­te Zu­nah­me der Sai­so­na­li­tät wäh­rend des letz­ten glo­ba­len Kli­ma­wan­dels

Wie ver­än­dert sich das Wet­ter als Fol­ge der glo­ba­len Er­wär­mung? Kli­maar­chi­ve lie­fern wert­vol­le Ein­bli­cke in ver­gan­ge­ne Kli­ma­ver­än­de­run­gen, also in die Pro­zes­se, die un­se­ren Pla­ne­ten von ei­nem Kli­ma­zu­stand in den nächs­ten be­för­der­ten. Für Men­schen und Öko­sys­te­me ist die Va­ria­bi­li­tät in Zeit­räu­men von Wo­chen bis Jah­ren – das Wet­ter – aber oft­mals ent­schei­dend. Mit­tels ei­ner am MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Bre­men neu ent­wi­ckel­ten und er­prob­ten Ana­ly­se­me­tho­de wur­den nun die­se bei­den As­pek­te zu­sam­men­ge­führt und die Aus­wir­kun­gen der letz­ten glo­ba­len Er­wär­mung auf sai­so­na­le Tem­pe­ra­tur­schwan­kun­gen be­schrie­ben. Das Fach­jour­nal Nature hat die Er­geb­nis­se jetzt ver­öf­fent­licht.

In ma­ri­nen Se­di­men­ten sam­meln sich fos­si­le Über­res­te von Al­gen an, mit­tels de­rer ver­gan­ge­ne Zu­stän­de des Oze­ans re­kon­stru­iert wer­den kön­nen. Von gro­ßer Be­deu­tung sind da­bei mo­le­ku­la­re Fos­si­li­en, so ge­nann­te Li­pid-Bio­mar­ker: Zell­bau­stei­ne von Al­gen, die einst den Oze­an be­völ­ker­ten. Ster­ben die­se Al­gen, sin­ken sie zum Oze­an­bo­den und be­wah­ren in ih­ren Li­pi­den In­for­ma­tio­nen über die durch­leb­ten Be­din­gun­gen. Die Ana­ly­se sol­cher Kli­maar­chi­ve hat seit Jahr­zehn­ten fun­da­men­ta­le In­for­ma­tio­nen zum Ver­ständ­nis ver­gan­ge­ner Kli­ma­ver­än­de­run­gen ge­lie­fert.

Werkzeug für verborgene Details

In aus­ge­wähl­ten Lo­ka­tio­nen, zum Bei­spiel dem Ca­ri­a­co­be­cken vor der Küs­te Ve­ne­zue­las, ent­ste­hen ganz be­son­de­re, la­mi­nier­te Ar­chi­ve. „Das Be­son­de­re am Ca­ri­a­co­be­cken ist, dass die Ab­la­ge­run­gen seit tau­sen­den Jah­ren schön or­dent­lich nach Jah­res­zei­ten sor­tiert sind, je­weils eine dün­ne Lage für den Som­mer und eine für den Win­ter. Es liegt dort also ein Ar­chiv vor, mit ganz grund­le­gen­den In­for­ma­tio­nen über ver­gan­ge­ne, kurz­fris­ti­ge Kli­ma­schwan­kun­gen in den Tro­pen, das aber bis­her nicht ge­le­sen wer­den konn­te“, sagt Er­st­au­tor Dr. Lars Wör­mer vom MARUM. Er und sei­ne Kol­leg:in­nen ver­glei­chen das mit dem Klein­ge­druck­ten, für des­sen Lek­tü­re spe­zi­el­le Le­se­hil­fen not­wen­dig sind. Sol­che eine Le­se­hil­fe ist ein La­ser, der ge­kop­pelt mit ei­nem Mas­sen­spek­tro­me­ter die Ver­tei­lung von Li­pid-Bio­mar­kern in je­der die­ser Mil­li­me­ter brei­ten La­gen er­mög­licht.

Prof. Kai-Uwe Hin­richs, in des­sen Ar­beits­grup­pe die Me­tho­de ent­wi­ckelt wur­de, be­zeich­net sie als „Werk­zeug, um bis­her ver­bor­ge­ne De­tails in Kli­maar­chi­ven zu ent­schlüs­seln“. In ei­nem vom Eu­ro­päi­schen For­schungs­rat ERC ge­för­der­ten Pro­jekt ha­ben Hin­richs und sei­ne Kol­leg:in­nen ein mo­le­ku­la­res, bild­ge­ben­des Ver­fah­ren ent­wi­ckelt, um Kli­ma- und Um­welt­pro­zes­se der jün­ge­ren Erd­ge­schich­te zeit­lich hoch auf­ge­löst – das heißt na­he­zu in Mo­nats­schrit­ten – ab­zu­bil­den. Mit an­de­ren Ana­ly­se­me­tho­den wer­den ver­läss­lich In­ter­val­le von hun­der­ten oder tau­sen­den Jah­ren ab­ge­bil­det – bei ei­ner Erd­ge­schich­te von über vier Mil­li­ar­den Jah­ren gilt das be­reits als sehr de­tail­reich.

Globale Veränderungen wirken sich auf lokale Temperaturen aus

Im nun un­ter­such­ten Zeit­in­ter­vall liegt die letz­te erd­ge­schicht­li­che Pe­ri­ode mit dras­ti­scher – und nicht men­schen­ge­mach­ter – Er­wär­mung. „Das ist die Par­al­le­le zu heu­te“, be­tont Lars Wör­mer. „Die Er­wär­mung vor 11.700 Jah­ren hat die Mensch­heit ins Ho­lo­zän ge­bracht, un­se­rem ak­tu­el­len Zeit­al­ter. Jede wei­te­re Er­wär­mung bringt uns vom Ho­lo­zän ins so ge­nann­te An­thro­po­zän, das von ei­ner durch den Men­schen ver­ur­sach­ten Kli­ma­er­wär­mung und Um­welt­ver­än­de­rung ge­prägt ist.“ Das Team um Kai-Uwe Hin­richs und Lars Wör­mer konn­te nun zei­gen, dass sich wäh­rend die­ses In­ter­valls der Un­ter­schied zwi­schen Som­mer- und Win­ter­tem­pe­ra­tu­ren im tro­pi­schen Oze­an ver­dop­pelt hat. So­mit ist be­legt, wie sich glo­ba­le Kli­ma­ver­än­de­run­gen auf lo­ka­le, sai­so­na­le Tem­pe­ra­tur­schwan­kun­gen aus­wir­ken.

Be­reits im Sep­tem­ber ist eine MARUM-Stu­die in Nature Geosciences er­schie­nen, die eben­falls auf der neu eta­blier­ten Me­tho­de ba­siert. Hier wur­den Da­ten er­stellt, die die Mee­res­ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur mit ei­ner Auf­lö­sung von ei­nem bis vier Jah­ren zei­gen. Da­für hat Er­st­au­tor Dr. Igor Ob­reht mit sei­nen Kol­leg:in­nen ei­nen Se­di­ment­kern aus dem öst­li­chen Mit­tel­meer un­ter­sucht, in dem die Tem­pe­ra­tur aus dem letz­ten In­ter­gla­zi­al (vor etwa 129.000 bis 116.000 Jah­ren) auf­ge­zeich­net ist. Die Stu­die von Ob­reht und sei­nen Kol­leg:in­nen nimmt also eine Zeit in den Fo­kus, die als letz­te wär­mer war als die heu­ti­ge war.

Sze­na­ri­en für eine solch wär­me­re Welt wer­den am MARUM in­ner­halb des hier an­ge­sie­del­ten Ex­zel­lenz­clus­ters „Oze­an­bo­den – un­er­forsch­te Schnitt­stel­le der Erde“ ent­wi­ckelt. Das im Rah­men des oben ge­nann­ten ERC-Pro­jekts eta­blier­te GeoBiomolecular Imaging Lab ge­hört in­zwi­schen zur In­fra­struk­tur für die Er­for­schung der Kern­the­men im Ex­zel­lenz­clus­ter.

Das MARUM ge­winnt grund­le­gen­de wis­sen­schaft­li­che Er­kennt­nis­se über die Rol­le des Oze­ans und des Mee­res­bo­dens im ge­sam­ten Erd­sys­tem. Die Dy­na­mik des Oze­ans und des Mee­res­bo­dens prä­gen durch Wech­sel­wir­kun­gen von geo­lo­gi­schen, phy­si­ka­li­schen, bio­lo­gi­schen und che­mi­schen Pro­zes­sen maß­geb­lich das ge­sam­te Erd­sys­tem. Da­durch wer­den das Kli­ma so­wie der glo­ba­le Koh­len­stoff­kreis­lauf be­ein­flusst und es ent­ste­hen ein­zig­ar­ti­ge bio­lo­gi­sche Sys­te­me. Das MARUM steht für grund­la­gen­ori­en­tier­te und er­geb­nis­of­fe­ne For­schung in Ver­ant­wor­tung vor der Ge­sell­schaft, zum Wohl der Mee­res­um­welt und im Sin­ne der Nach­hal­tig­keits­zie­le der Ver­ein­ten Na­tio­nen. Es ver­öf­fent­licht sei­ne qua­li­täts­ge­prüf­ten, wis­sen­schaft­li­chen Da­ten und macht die­se frei zu­gäng­lich. Das MARUM in­for­miert die Öffent­lich­keit über neue Er­kennt­nis­se der Mee­res­um­welt, und stellt im Dia­log mit der Ge­sell­schaft Hand­lungs­wis­sen be­reit. Ko­ope­ra­tio­nen des MARUM mit Un­ter­neh­men und In­dus­trie­part­nern er­fol­gen un­ter Wah­rung sei­nes Ziels zum Schutz der Mee­res­um­welt.

Diese Pressemitteilung findet ihr beim MARUM.

Kaltwasserkorallenriffe bilden ebenfalls ein aussagekräftiges Abbild über die Auswirkung des Klimawandels. Weitere Erkenntnisse und Neuigkeiten findet ihr in unserem Klima-Blog.

© GeSHaFish / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Gemeinsame Pressemitteilung, 17.11.22, Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und Universität Rostock

Erstmals vergleichende Studie zu kleinsten und mittleren Bodentieren in der Antarktis veröffentlicht

Wissenschaftlerinnen von der Universität Rostock und Senckenberg am Meer haben erstmals untersucht, wie sich Gemeinschaften von Meiofauna und Makrofauna unter verschiedenen Umweltbedingungen im Südpolarmeer zusammensetzen. Sie zeigen in ihrer im Fachjournal „Marine Ecology Progress Series“ veröffentlichten Studie, dass sich eine unterschiedliche Meereisbedeckung zwar auf alle Organismengruppen am Meeresboden auswirkt – die kleineren Tiere der Meiofauna aber deutlich stärker beeinflusst sind. Für zukünftige Bewertungen des Einflusses von Umwelt- und Klimaveränderungen auf die Ökosysteme des Antarktischen Ozeans sollten diese Organismen daher stärker berücksichtigt werden, so das Forscherinnen-Team.

Die kollabierten und schrumpfenden riesigen Larsen-Eisschelfe und ein antarktisches Meereis, das die geringste Ausdehnung seit Beginn der Messungen im Jahr 1979 hat – die Folgen des Klimawandels sind am Südpol bereits deutlich sichtbar. „Uns hat interessiert, wie sich eine unterschiedliche Meereisbedeckung in der Antarktis auf die Lebewesen am Meeresboden auswirkt – auch vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung und als Beitrag zur Planung von zukünftigen Schutzgebieten. Hierfür haben wir erstmalig die Gemeinschaften von Organismen der Meiofauna und der Makrofauna in verschiedenen Regionen des Südozeans miteinander verglichen“, erklärt Friederike Säring, Erstautorin der Studie und Doktorandin an der Universität Rostock.

In ihrer großangelegten Studie werteten die Wissenschaftlerinnen 585.825 Individuen aus der Meiofauna – zwischen 32 und 500 Mikrometer große Tiere, wie Fadenwürmer, Ruderfußkrebse oder Bärtierchen – sowie 3.974 Tiere aus der Gruppe der Makrofauna – über 500 Mikrometer große Meeresbewohner, wie Ringelwürmer, Muscheln oder Asseln, aus. „Die Einflüsse der Umwelt auf verschiedene Gruppen von Bodentieren zu untersuchen war nur möglich, weil wir die Expertisen von Universität Rostock und Senckenberg am Meer bündeln konnten“, so Dr. Heike Link, die Initiatorin der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG im Schwerpunktprogramm „Antarktisforschung“ geförderten Studie. Die Sediment- und Wasserproben stammen von fünf geographisch und ökologisch unterschiedlichen Regionen, die im Rahmen zweier Expeditionen mit dem Forschungsschiff Polarstern in Tiefen von 222 bis 757 Metern gesammelt wurden.

„Die ausgewählten Beprobungsareale unterscheiden sich in der Bedeckung des Meereises: in der Drake-Passage gibt es beispielsweise kein Meereis, im nordwestlichen Weddellmeer ist die Bedeckung saisonal und im nördlichen Teil des Filchnergrabens ganzjährig und konstant“, erläutert Dr. Gritta Veit-Köhler von Senckenberg am Meer in Wilhelmshaven und fährt fort: „In Gebieten mit einer konstanten Eisbedeckung und wenig Schmelze gelangen die im Eis lebenden Mikroalgen nicht zum Meeresboden und es bildet sich keine Algenblüte im Wasser – dadurch fehlt es an Nahrung für die Organismen am Boden. Wenn es dagegen kein oder nur sehr wenig Meereis gibt, kann sich zwar im freien Wasser ein ‚Phytoplanktonbloom‘ ausbilden, aber das ‚Zusatzangebot‘ der Eisalgen fehlt. Auch hier müssen die Tiere mit weniger Nahrung auskommen.“

Die meisten Tiere beider Größenklassen fand das Forscherinnen-Team in Regionen, in denen sich die Eisdecke regelmäßig öffnet und schließt: Dort fallen Eisalgen zum Meeresboden und Süßwasser, das aus dem schmelzenden Meereis frei wird, führt zu einer stabilen Schichtung der Wassersäule und einer Begünstigung von Algenblüten im freien Wasser. „In solchen Gebieten finden wir aufgrund des guten Nahrungsangebots insgesamt die meisten Tiere – es gibt jedoch deutliche Unterschiede bei der Meio- und Makrofauna. Die kleineren Organismen der Meiofauna sind abhängig von der Meereisbedeckung im Vorjahressommer, aber auch von der Anwesenheit des Eises gemittelt über die letzten neun Jahre vor unserer Probennahme. Die Makrofauna ist dagegen – so die Ergebnisse unserer Analyse – nur signifikant abhängig vom Meereis des Vorjahressommers“, so Säring.

Die Forscherinnen empfehlen daher, die Meiofauna in zukünftige Bewertungen des Einflusses von Umweltveränderungen auf die Ökosysteme des Südlichen Ozeans stärker einzubeziehen. „Um den Einfluss von Klima- und Umweltfaktoren auf die antarktischen Lebensgemeinschaften verlässlich vorhersagen zu können, müssen wir auch auf die Kleinsten achten“, resümiert Veit-Köhler.

Publikation: Säring F, Veit-Köhler G, Seifert D, Liskow I, Link H (2022) Sea-ice–related environmental drivers affect meiofauna and macrofauna communities differently at large scales (Southern Ocean, Antarctic). Mar Ecol Prog Ser 700:13-37.

Diese Pressemitteilung findet ihr bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung.

Was es mit dem antarktischen Meereis-Paradoxon auf sich hat, und wie sich die Eisbedeckung in der Arktis aufgrund der Klimakrise verändert, erfahrt ihr in unserem Klima– und Forschungsblog.

© Holger Krisp / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Pressemitteilung, 11.10.2022, MARUM

Neue Stu­die zeigt, wie Plank­ton­ge­mein­schaf­ten ge­wan­dert sind und sich seit der letz­ten Eis­zeit ge­wandelt ha­ben

Der vom Men­schen ver­ur­sach­te Kli­ma­wan­del hat die Artenvielfalt der Erde be­reits stark be­ein­flusst. Der Le­bens­raum vie­ler Ar­ten – auch in den Ozea­nen – ver­schwin­det, in­va­si­ve Ar­ten er­obern neue Re­gio­nen. In ei­ner um­fas­sen­den Da­ten­aus­wer­tung hat ein Team von For­schen­den aus Bre­men und Ol­den­burg un­ter­sucht, wie sich die Ar­ten­ge­mein­schaf­ten im Nord­at­lan­tik über ei­nen Zeit­raum von 24.000 Jah­ren – seit der letz­ten Eis­zeit – ver­än­dert ha­ben. Er­war­tungs­ge­mäß sind Ar­ten nach Nor­den mi­griert, aber es ha­ben sich auch neue Ge­mein­schaf­ten ge­bil­det – und zwar auch, nach­dem sich die Tem­pe­ra­tu­ren sta­bi­li­siert ha­ben. Die Er­geb­nis­se sind jetzt in der Fach­zeit­schrift Nature Ecology & Evolution er­schie­nen.

Ko­ral­len­rif­fe lei­den un­ter ozea­ni­schen Hit­ze­wel­len, at­lan­ti­sche Ar­ten tre­ten ver­mehrt in der Ark­tis auf. Wie wird sich die Artenvielfalt bei an­hal­ten­der Er­wär­mung der Ozea­ne wei­ter­ent­wi­ckeln? Die­se Fra­ge ist schwer zu be­ant­wor­ten, denn das Le­ben hat eine Ge­heim­waf­fe im Schrank: die Evo­lu­ti­on. Mit ih­rer Hil­fe kön­nen sich Ar­ten auf neue Be­din­gun­gen an­pas­sen. Evo­lu­ti­on wirkt über Jahr­hun­der­te und Jahr­tau­sen­de und lässt sich da­her in La­bor­ex­pe­ri­men­ten schwer er­fas­sen. Mit­hil­fe von Fos­si­li­en kön­nen For­schen­de ei­nen Blick in die Ver­gan­gen­heit wer­fen und so her­aus­fin­den, wie sich die Artenvielfalt wäh­rend ver­gleich­ba­rer Kli­ma­ver­än­de­rung in der Ver­gan­gen­heit ver­än­dert hat. For­schen­de des MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Bre­men so­wie des In­sti­tuts für Che­mie und Bio­lo­gie des Mee­res der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg (ICBM) ha­ben da­für das Vor­kom­men von fos­si­len Plank­ton­ar­ten im At­lan­ti­schen Oze­an nach der letz­ten Eis­zeit un­ter­sucht. Sie fan­den her­aus, dass mit an­hal­ten­der Er­wär­mung der Ozea­ne vie­le Ar­ten zu­erst wie er­war­tet ver­mehrt in hö­he­re Brei­ten ge­wan­dert sind. Über­ra­schen­der­wei­se stell­ten sie aber fest, dass sich da­bei auch neue Ar­ten­ge­mein­schaf­ten ge­bil­det ha­ben, und dass die Ver­än­de­rung der Ge­mein­schaf­ten nicht voll­stän­dig mit der Er­wär­mung der Ozea­ne ein­her­ging.

Für ihre Stu­die ha­ben Anne Strack, Dr. Lu­kas Jon­kers und Prof. Mi­chal Ku­ce­ra vom MARUM an der Uni­ver­si­tät Bre­men so­wie Dr. Ma­ri­na C. Ril­lo und Prof. Hel­mut Hil­le­brand vom ICBM der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg ei­nen gro­ßen Da­ten­satz über die Ar­ten­zu­sam­men­set­zung von fos­si­len plank­to­ni­schen Fo­ra­mi­ni­fe­ren in 25 Se­di­ment­ker­nen des Nord­at­lan­tiks von der letz­ten Eis­zeit vor 24.000 Jah­ren bis in die heu­ti­ge Warm­zeit un­ter­sucht. So konn­ten die For­schen­den ge­nau nach­ver­fol­gen, wie sich die Ar­ten­zu­sam­men­set­zung mit Be­ginn der letz­ten star­ken Erd­er­wär­mung in der Erd­ge­schich­te, nach der letz­ten Eis­zeit, im ge­sam­ten Nord­at­lan­tik ver­än­dert hat. Da­bei ent­deck­te das Team un­er­war­te­te Mus­ter. „Wir wa­ren ver­blüfft, als wir merk­ten, dass sich die Ar­ten­zu­sam­men­set­zung des Plank­tons noch lan­ge wei­ter än­der­te, nach­dem sich die Tem­pe­ra­tur in der heu­ti­gen Warm­zeit wie­der sta­bi­li­siert hat­te“, er­klärt Er­st­au­tor:in Anne Strack.

„Es ist schon lan­ge be­kannt, dass sich Ar­ten­ge­mein­schaf­ten än­dern, wenn sich de­ren Um­ge­bung än­dert. Steigt etwa die Mee­res­tem­pe­ra­tur im Oze­an, wan­dern Ar­ten in hö­he­re Brei­ten ab. Die­ses Ab­wan­dern kön­nen wir auch in un­se­ren Da­ten des Nord­at­lan­tiks be­ob­ach­ten. Das Er­staun­li­che ist aber, dass die „ein­hei­mi­schen“ Ar­ten nicht gleich schnell ab­ge­wan­dert sind“, er­klärt Anne Strack. Die­se Asym­me­trie zwi­schen Ein- und Aus­wan­de­rung führ­te vor al­lem in den mitt­le­ren Brei­ten zur Bil­dung neu­ar­ti­ger Ar­ten­ge­mein­schaf­ten, die es so in der Eis­zeit nir­gends auf der Erde gab. „Noch er­staun­li­cher: Die­se neu zu­sam­men­ge­wür­fel­ten Ge­mein­schaf­ten wa­ren kein flüch­ti­ges Phä­no­men, son­dern sie blei­ben über meh­re­re tau­send Jah­re be­ste­hen“, er­gänzt Prof. Mi­chal Ku­ce­ra.

So­mit lie­fern die Er­geb­nis­se der Stu­die wich­ti­ge Hin­wei­se für das Schick­sal ma­ri­ner Öko­sys­te­me un­ter an­dau­ern­der Er­wär­mung der Ozea­ne. Sie un­ter­stüt­zen Com­pu­ter-Si­mu­la­tio­nen, die dar­auf hin­deu­ten, dass auch die pro­gnos­ti­zier­te künf­ti­ge Er­wär­mung zur Bil­dung neu­er Ar­ten­ge­mein­schaf­ten füh­ren wird. Eta­bliert sich eine neu­ar­ti­ge Plank­ton­ge­mein­schaft, wirkt sich das auf wich­ti­ge Öko­sys­tem­funk­tio­nen durch neue di­rek­te oder in­di­rek­te öko­lo­gi­sche In­ter­ak­tio­nen aus. „Die­se Stu­die trägt auch dazu bei, wie wir den heu­ti­gen ra­pi­den Bio­di­ver­si­täts­wan­del ver­ste­hen, denn sie zeigt uns, dass wir erst weit in der Zu­kunft die Re­ak­ti­on des Le­bens im Meer auf heu­ti­ge Um­welt­ver­än­de­run­gen se­hen wer­den“, sagt Prof. Hel­mut Hil­le­brand.

Die Stu­die ist das Er­geb­nis ei­ner Zu­sam­men­ar­beit zwi­schen Mee­res­geo­log:in­nen und Pa­lä­on­to­log:in­nen aus der Uni­ver­si­tät Bre­men und Öko­log:in­nen aus der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg im Rah­men des Ex­zel­lenz­clus­ters „Der Oze­an­bo­den – un­er­forsch­te Schnitt­stel­le der Erde“.

Das MARUM ge­winnt grund­le­gen­de wis­sen­schaft­li­che Er­kennt­nis­se über die Rol­le des Oze­ans und des Mee­res­bo­dens im ge­sam­ten Erd­sys­tem. Die Dy­na­mik des Oze­ans und des Mee­res­bo­dens prä­gen durch Wech­sel­wir­kun­gen von geo­lo­gi­schen, phy­si­ka­li­schen, bio­lo­gi­schen und che­mi­schen Pro­zes­sen maß­geb­lich das ge­sam­te Erd­sys­tem. Da­durch wer­den das Kli­ma so­wie der glo­ba­le Koh­len­stoff­kreis­lauf be­ein­flusst und es ent­ste­hen ein­zig­ar­ti­ge bio­lo­gi­sche Sys­te­me. Das MARUM steht für grund­la­gen­ori­en­tier­te und er­geb­nis­of­fe­ne For­schung in Ver­ant­wor­tung vor der Ge­sell­schaft, zum Wohl der Mee­res­um­welt und im Sin­ne der Nach­hal­tig­keits­zie­le der Ver­ein­ten Na­tio­nen. Es ver­öf­fent­licht sei­ne qua­li­täts­ge­prüf­ten, wis­sen­schaft­li­chen Da­ten und macht die­se frei zu­gäng­lich. Das MARUM in­for­miert die Öffent­lich­keit über neue Er­kennt­nis­se der Mee­res­um­welt, und stellt im Dia­log mit der Ge­sell­schaft Hand­lungs­wis­sen be­reit. Ko­ope­ra­tio­nen des MARUM mit Un­ter­neh­men und In­dus­trie­part­nern er­fol­gen un­ter Wah­rung sei­nes Ziels zum Schutz der Mee­res­um­welt.

Diese Pressemitteilung findet ihr beim MARUM.

Klimaschutz ist, genauso wie der Erhalt der Artenvielfalt, von zentraler Bedeutung für die Zukunft unseres Planeten. Mehr darüber könnt ihr auf unserem Klimablog nachlesen.

Auf dem Bild seht ihr kleine, planktonische Foraminiferen, die Onno Groß, der Gründer von DEEPWAVE, jahrelang intensiv erforscht hat.

© Annie Spratt / Unsplash

Pressemitteilung, 05.10.2022, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Eine neue Studie geht davon aus, dass der Klimawandel die saisonale Versauerung des Arktischen Ozeans verschieben und intensivieren könnte, mit Folgen für das Ökosystem

Die Meere unseres Planeten haben über die vergangenen 200 Jahre mehr als ein Viertel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids aus der Atmosphäre aufgenommen. Das hat dazu geführt, dass sie seit Beginn der industriellen Revolution um fast 30 Prozent saurer geworden sind. Der pH-Wert des Wassers ist dabei nicht immer gleich, er schwankt je nach Jahreszeit und Region. Die niedrigsten Werte treten natürlicherweise im Winter auf. Das könnte sich aber ändern, denn mit dem Klimawandel kann sich dieser Wert in den Sommer verlagern, wie ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts nun zeigen konnte. Mit weitreichenden Folgen für das Leben im Ozean, wie sie in der Fachzeitschrift Nature beschreiben.

Im Sommer ist die biologische Aktivität von Meereslebewesen am größten, denn in der Regel herrschen hier optimale Bedingungen für Leben, Nahrung und Fortpflanzung. Der Klimawandel bedroht jedoch diese Ausgangslage, denn er verschiebt den Zeitpunkt des niedrigsten pH vom Winter in den Sommer, wie Forschende des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) sowie des französischen Labors für Klima- und Umweltwissenschaften (CEA), LOCEAN – Laboratorium für Ozeanographie und Klimaforschung und des Instituts Pierre-Simon Laplace (IPSL) nun herausfanden. In einer aktuellen Studie kommen sie zu dem Ergebnis, dass sich die Versauerung im Sommer noch in diesem Jahrhundert um etwa ein Viertel verstärken könnte. Einige Organismen des Arktischen Ozeans würden diese Veränderung deutlich spüren und wären weniger tolerant gegenüber einer verstärkten Erwärmung im Sommer.

Verursacht wird diese saisonale Verschiebung durch den verstärkten Anstieg des CO2 im erwärmten Wasser. Im Sommer steigen die Lufttemperaturen in der Arktis, mehr Meereis schmilzt und die arktischen Oberflächengewässer erwärmen sich. Diese Erwärmung wird im Sommer so stark, dass die Versauerung des Meerwassers viel stärker zunimmt und nicht mehr durch die Photosynthese von Algen im Ozean ausgeglichen wird. „Diese Ergebnisse verschlechtern die Aussichten für einige arktische Fische wie den Polardorsch, die bereits durch den Klimawandel bedroht sind“, sagt Mitautor Hans-Otto Pörtner, Biologe und Klimaforscher am AWI. „Die erwarteten Höchsttemperaturen bringen arktische Lebewesen an ihre thermischen Grenzen und überschreiten diese sogar, dies gilt besonders für ihre empfindlichen Lebensstadien.“ Hauptautor James Orr vom LSCE und IPSL ergänzt: „Wer hätte gedacht, dass der Klimawandel die maximale Versauerung um sechs Monate verschieben könnte, während Studien über saisonale biologische Rhythmen Verschiebungen von nur etwa einem Monat ergeben haben.“ „Das Faszinierende an dieser Studie ist, dass die chemischen Winter tatsächlich zu chemischen Sommern werden“, sagt Lester Kwiatkowski, Mitautor vom LOCEAN und IPSL.

In ihrer Studie haben die Forschenden Simulationen von 27 Erdsystemmodellen analysiert und zukünftige Klimaszenarien erarbeitet. Dabei haben sie zum ersten Mal das Potenzial für saisonale Verschiebungen der Versauerung bewertet, mit allen Variablen, die damit zusammenhängen. Denn die Versauerung wird nicht nur durch einen einzelnen Faktor bestimmt, sondern durch ein empfindliches Zusammenspiel von physikalischen und biologischen Prozessen, beeinflusst von der stärkeren Erwärmung der Oberflächengewässer im Sommer. Diese Veränderungen waren größer in den Szenarien mit mittleren und hohen Treibhausgas-Emissionen und deutlich geringer bei niedrigen Emissionen. Für die Forschenden ein Hoffnungsschimmer, dass Schlüsselelemente des Ökosystems des Arktischen Ozeans erhalten werden können, wenn die durchschnittliche globale Erwärmung unter 2 °C gehalten werden kann.

Diese Pressemitteilung findet ihr beim Alfred-Wegener-Institut.

Die Ozeanversauerung betrifft nicht nur die Polarmeere, sondern auch Organismen wie Kalkalgen oder Seeigel. Mehr zu der Lage der Eismeere findet ihr in unserem Forschungs- oder Klimablog.

© Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann (CC-BY 4.0)

Die Erwärmung und Versauerung der Ozeane – angetrieben durch die Klimakrise – verstärken sich gegenseitig. Unsere Meere nehmen große Mengen an CO2 aus der Atmosphäre auf, wodurch ihr pH-Wert sinkt und sie “sauer” werden. Das schadet vielen Meeresbewohnern, besonders denen mit Strukturen aus Kalzium-Verbindungen. Forscher:innen haben kürzlich im arktischen Ozean entdeckt, dass durch den starken Meereisverlust zunehmend Wasser freigelegt wird, dass das atmosphärische CO2 besonders gut aufnehmen kann. Mit Daten aus Wasseranalysen von 1994 und 2020 konnte ein drei- bis viermal höherer Versauerungs-Trend im westlichen Arktischen Ozean festgestellt werden – zurückzuführen auf den zunehmenden Meereisverlust in dieser Region. Wenn dieser weiter fortschreitet, könnte sich auch die Versauerung zunehmend verstärken. Die prognostizierten eisfreien Sommer in der Arktis bis zum Jahr 2050 oder vielleicht sogar bereits bis 2030 haben somit weitreichendere Auswirkungen auf das arktische Ökosystem, als bisher angenommen.

Den zugehörigen Artikel “Versauernder Meereisverlust” von Martin Vieweg vom 30.09.2022 findet ihr bei wissenschaft.de.

Die Originalpublikation “Climate change drives rapid decadal acidification in the Arctic Ocean from 1994 to 2020” findet ihr bei Science.

Wie stark die Meeresbewohner von der Ozeanversauerung beeinflusst werden und ob sie sich anpassen können, muss noch weitestgehend erforscht werden. Ein Langzeit-Experiment mit Kalkalgen hat gezeigt, dass ihre evolutionäre Anpassung an die Ozeanversauerung nur eingeschränkt möglich ist.