Fossiles Zooplankton zeigt, dass marine Ökosysteme im Anthropozän angekommen sind

Forscher veröffentlichen neue globale Vergleichsstudie in Nature

Der von Menschen verursachte Klimawandel wirkt sich auf die Artenvielfalt und Ökosysteme aus, und marine Ökosysteme sind keine Ausnahme. Um zu bewerten, wie genau der Klimawandel Ökosysteme beeinflusst, muss der aktuelle Zustand mit vorindustriellen Zeiträumen verglichen werden.

Jetzt haben Forscher des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen sowie des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres der Universität Oldenburg nachgewiesen, dass sich Gemeinschaften marinen Planktons aus heutiger und vorindustrieller Zeit nachweisbar unterscheiden.

Das marine Plankton hat sozusagen das Anthropozän erreicht. Dazu haben die Forscher die Zusammensetzung fossilen Planktons (Foraminiferen) in Sedimenten aus der vorindustriellen Ära mit der aus neuerer Zeit verglichen. Ihre Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Planktonische Foraminiferen sind Kleinstlebewesen, die an der Oberfläche der Ozeane leben. Sterben sie, lagern sich ihre Kalkgehäuse in Meeresbodensedimenten ab. Solche fossilen Foraminiferen dokumentieren den Zustand der Ozeane, bevor der Mensch begonnen hat, das Klima zu beeinflussen.

Der heutige Zustand ist wiederum in Proben aus Sinkstofffallen der vergangenen 50 Jahre abgebildet. Durch den Vergleich von fossilen und modernen Lebensgemeinschaften der Foraminiferen können Forschende abschätzen, wie sehr sich das Plankton seit der Industrialisierung verändert hat.

Für ihre Studie haben Dr. Lukas Jonkers und Prof. Michal Kucera vom MARUM an der Universität Bremen sowie Prof. Helmut Hillebrand vom Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg über 3.700 Datensätze aus Sedimenten aus vorindustrieller Zeit mit Proben aus Sinkstofffallen verglichen, die den Zustand des Planktons von 1978 bis 2013 zeigen.

So kommen die Forscher zu dem Schluss, dass sich die heutige Zusammensetzung der Arten von der in der vorindustriellen Zeit systematisch unterscheidet.

„Das erstaunliche war, dass dieser Unterschied nicht zufällig ist, sondern ein Signal der Erderwärmung zeigt: Heutige Lebensgemeinschaften in sich erwärmenden Regionen stimmen mit vorindustriellen Lebensgemeinschaften aus wärmeren Regionen überein“, erklärt Lukas Jonkers. Das bedeutet auch: Die modernen Artengemeinschaften am selben Standort sind andere als zu vorindustrieller Zeit.

„Wir wissen schon lange, dass sich Artengesellschaften verändern, aber für viele Lebensgemeinschaften gibt es wegen zu kurzer Beobachtungen keine belastbaren und vor allem globalen Vergleichsgrößen“, sagt Jonkers. Das habe sich nun mit den analysierten Daten geändert. „Der Datensatz ist groß und damit auch global repräsentativ.“

Das Beunruhigende an der Beobachtung sei, dass in vielen Regionen des Ozeans die Planktongemeinschaften offensichtlich „in fremde Gewässer“ abgewandert sind. Dort müssen sie sich an neue Bedingungen anpassen und unter Umständen ihre Nahrungsnetze neu bilden. „Die Frage ist, ob sie dies zügig tun können, oder ob der Klimawandel zu schnell voranschreitet, als dass die Gemeinschaften sich anpassen könnten“, sagt Michal Kucera.

„Unsere Kooperation zeigt, wie wichtig es ist, dass Paläoökologie und moderne Biodiversitätsforschung zusammenarbeiten“, fügt Helmut Hillebrand hinzu. Er leitet die Arbeitsgruppe Planktologie des ICBM und das Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg.

„Unsere Studie hilft zu verstehen, wie der Klimawandel die Biodiversität beeinflusst. Das ist eine der Hauptfragen des jüngst veröffentlichten globalen Berichts des Weltbiodiversitätsrates.“

Die Reaktionen mariner Ökosysteme auf Klimawandel werden von den Forschenden in Oldenburg und Bremen im Exzellenzcluster „Der Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ künftig weiter untersucht.

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.

Dr. Lukas Jonkers
Mikropaläontologie – Paläozeanographie
Telefon: +49 (0)421 – 218 65973
E-Mail: ljonkers@marum.de

Lukas Jonkers, Helmut Hillebrand, Michal Kucera: Global change drives modern plankton communities away from pre-industrial state. Nature 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1230-3

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