Temperaturstress im Miniatur-Ökosystem

Mit dem Klimawandel ist in der Natur ein „Experiment“ mit ungewissem Ausgang gestartet. Um die Auswirkungen eines Temperaturanstiegs auf Ökosysteme systematisch und ohne negative Folgen für die Umwelt zu untersuchen, nutzen Biologen der Universität Münster um Prof. Dr. Thorsten Reusch das „Aquatron“.

Mit diesem System aus temperaturregulierten Wassertanks untersuchen sie, welche Folgen Veränderungen des Klimas für Gewässer und darin lebende Organismen haben.

Das Aquatron besteht aus zwei Reservoirtanks, die unabhängig voneinander jeweils sechs Versuchstanks genau temperiert versorgen – mit einem Wasservolumen von insgesamt 12.000 Litern. Dadurch können die Auswirkungen zweier Temperaturprofile auf Pflanzen, Tiere und ganze Miniatur-Ökosysteme miteinander verglichen werde, mit und ohne simulierte Erwärmung.

Derzeit untersucht ein Team um Prof. Reusch, Dr. Gidon Winters und Doktorandin Nina Bergmann vom Institut für Evolution und Biodiversität, wie Seegraswiesen auf einen Temperaturanstieg reagieren. Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Aquashift“ sowie durch die Minerva-Stiftung der Max-Planck-Gesellschaft mit insgesamt rund 250.000 Euro gefördert.

„Seegraswiesen spielen in Küstennähe weltweit eine Schlüsselrolle. In gemäßigten Zonen würde das Verschwinden des Großen Seegrases ganze Ökosysteme zerstören“, erklärt Prof. Reusch. Das Seegras ist nicht nur ein zentraler Bestandteil der Nahrungskette. Seegraswiesen fungieren auch als Nährstofffilter und verhindern Bodenerosion. Für zahllose Organismen sind sie Lebensraum – so dienen sie zum Beispiel für Heringe oder Garnelen als Kinderstube. Dadurch sind sie nicht nur ökologisch von Bedeutung, sondern spielen auch in der Fischereiwirtschaft eine wichtige Rolle.

Was geschieht mit dem Seegras, wenn die Meerestemperatur steigt? Die münsterschen Forscher untersuchen diesen Fall im Aquatron. „Momentan simulieren wir eine Hitzewelle in der Nordsee, wie sie im Jahr 2003 stattgefunden hat“, erklärt Prof. Reusch. Die Biologen vergleichen dabei, wie Seegras aus der Adria und aus dänischen Populationen reagiert. Sie untersuchen zum Beispiel die Sterberate, den Befall mit Krankheitserregern oder die Reproduktionsrate, aber auch, wie sich die Aktivität bestimmter Hitzeschockgene unter Temperaturstress verändert.

Die lokalen Seegrasbestände weltweit sind an die jeweiligen Klimabedingungen angepasst. Während südlichere Bestände gegenüber höheren Temperaturen tolerant sind, stirbt das Seegras aus nördlicheren Regionen bei einem Temperaturanstieg ab. Grundlage der Anpassungen sind genetische Besonderheiten. Die Hypothese der münsterschen Wissenschaftler, die diese genetischen Unterschiede untersuchen: Im Falle einer Erwärmung der Meere könnten die südlichen Seegras-Bestände eine „genetische Rettung“ für die nördlichen darstellen und somit Ökosysteme bewahren.

„Man darf Seegras aus dem Süden aber nicht einfach in den Norden versetzen, um dort genetische Eigenschaften zu verbreiten, die das Seegras toleranter gegen Wärme machen“, warnt Prof. Reusch vor denkbaren menschlichen Eingriffen. Veränderte Umweltbedingungen könnten Krankheitserreger aktivieren, die dann unter Umständen komplette Seegrasbestände vernichten – und damit ganze Lebensgemeinschaften. Ein Fall für das Aquatron: Hier können die Wissenschaftler mögliche schädliche Folgen bereits im Labor erkennen. Manche „Experimente“ in der Natur lassen sich dadurch vielleicht vermeiden.