Während sich Wissenschaftler bemühen, herauszufinden, wie sich die Erwärmung der Ozeantemperaturen auf die Meeresökosysteme auf der ganzen Welt auswirkt - vom Bleichen der Korallenriffe bis hin zu veränderten Migrationsrouten -, hilft einer der allgegenwärtigsten Organismen des Meeres den Forschern, die bereits eingetretenen Veränderungen zu messen. Hunderte von Fossilien und Live-Capture-Daten zeigen, dass einige marine Planktonpopulationen eine deutliche Veränderung in Reaktion auf die Industrialisierung des Menschen und die damit einhergehende Erwärmung der Ozeane widerspiegeln.
Die Forscher fanden nach einer in dieser Woche in Nature veröffentlichten Studie deutliche Unterschiede zwischen Gemeinschaften planktonischer Foraminiferen - winzigen einzelligen Lebewesen, die vor und nach Beginn des Industriezeitalters vor etwa 170 Jahren im Meer schwimmen. Das Verhältnis der Planktonarten in diesen Gemeinden veränderte sich proportional zu den Änderungen der Meerestemperatur, was darauf hinweist, dass die Erwärmung der Ozeane diese Populationen und ihre weiteren marinen Ökosysteme tiefgreifend verändert hat.
Während die Idee, dass der Klimawandel das Leben im Meer beeinflusst, nicht neu ist, enthält die Planktonstudie einen ungewöhnlich vollständigen Datensatz, der den Globus umspannt und tief in die vergangenen Jahrhunderte reicht, um die Auswirkungen der Menschheit auf die Ozeane zu bekräftigen.
Planktonische Foraminiferen liefern einen umfassenden Fossilienbestand, da ihre harten Kalzitschalen in Sedimentschichten am Meeresboden gut erhalten sind, sagt Hauptautor Lukas Jonkers, ein paläontologischer Ozeanograph an der Universität Bremen in Deutschland. Die Organismen bevölkern auch Gewässer auf der ganzen Welt. Planktonische Foraminiferen sind im Oberflächenozean zwar selten, aber in größeren Tiefen häufig anzutreffen, und stellenweise überziehen sie ganze Teile des Meeresbodens, so Jonkers.
Bergung einer Sedimentfalle an Bord des Forschungsschiffs Meteor im tropischen Nordatlantik. Solche Sedimentfallen liefern Informationen über moderne planktonische Foraminifera-Artengemeinschaften, die sich systematisch von vorindustriellen Gemeinschaften von Sedimenten unterscheiden. (Christiane Schmidt) „Wir können die Verbreitung der Arten in der Neuzeit wirklich gut mit der Vergangenheit vergleichen“, sagt Jonkers. „Es gibt nicht so viele Zooplanktongruppen, in denen die Fossilienbestände so gut erhalten sind. Tatsächlich glaube ich nicht, dass es welche gibt. “
Um den Zustand dieser Gemeinden vor Beginn des Industriezeitalters zu verstehen, analysierten Jonkers und sein Team mehr als 3.700 zuvor gesammelte Proben aus Sedimentschichten auf dem Meeresboden. Basierend auf der Geschwindigkeit, mit der sich Sedimente auf dem Meeresboden ansammeln und vermischen, schätzten die Wissenschaftler, dass die oberste Schicht der Sedimentkerne - im Grunde genommen „Schlammzylinder“, die vom Meeresboden hochgezogen wurden - einige Jahrhunderte alte Fossilien enthalten würde, sagt Jonkers. vor der industriellen Revolution.
Das Team verglich diese vorindustriellen Proben mit neueren Daten, die mit Hilfe von Sedimentfallen gesammelt wurden, die Trichter sind, die am Meeresboden verankert sind und alles auffangen, was von den oberen Schichten des Ozeans herunterfällt (einschließlich des Planktons, das durch das Wasser driftet). Mithilfe der von 1978 bis 2013 gesammelten Informationen stellten die Forscher fest, dass sich die planktonischen Foraminiferengemeinschaften im Zeitraum zwischen der Ablagerung der Meeresbodenfossilien und den in Sedimentfallen gefangenen Organismen merklich verändert haben.
Die Verschiebung, gemessen durch Vergleich der relativen Häufigkeiten von Dutzenden von Planktonarten in den Proben, scheint nicht zufällig zu sein. Das Ausmaß der Veränderung in den Planktongemeinschaften korrelierte mit dem Grad der dokumentierten Temperaturänderung in den umgebenden Gewässern. Die Richtung, in der sich Gemeinschaften verschieben, hängt auch weitgehend von den Mustern der Änderung der Meerestemperatur ab, wie die Autoren herausfanden, als sie Meeresbodenfossilien mit ihren nächsten Analoga in modernen Gemeinschaften verglichen.
Jonkers ist zuversichtlich, dass die Temperatur die treibende Kraft für die Verschiebung der planktonischen Foraminiferenpopulationen ist, da die Daten sowohl hinsichtlich des Grades als auch der Richtung der Veränderung übereinstimmen.
„Ich hatte einen Unterschied und eine Auswirkung des globalen Wandels erwartet“, sagt Jonkers. "Aber ich hatte nicht erwartet, dass das Signal so klar sein würde."
Laut David Field, einem Meeresforscher an der Hawaii Pacific University, der planktonische Foraminiferen erforscht hat, aber an dieser Studie nicht beteiligt war, repliziert die neue Studie auf globaler Ebene das, was andere Forscher in bestimmten Bereichen gefunden haben. Während die Wissenschaftler noch nicht vollständig geklärt haben, warum sich Planktongemeinschaften genau ändern, deuten die Ergebnisse dieser und anderer Studien eindeutig darauf hin, dass die Erwärmung des Ozeans die wahrscheinliche Ursache ist, entweder als direkter Einfluss oder als indirekter Treiber anderer Aspekte der Unterwasserumgebung Field sagt.
Der Vergleich von Sedimentfallenproben mit Meeresbodenfossilien könnte keine perfekte Analogie sein - Unterschiede in der Erhaltung könnten einen möglichen Einfluss auf die Daten haben -, aber laut Field liefern die Beweise der Autoren überzeugende Belege für den enormen Einfluss der Erwärmung der Ozeane auf marine Arten.
„Dies deutet darauf hin, dass die Erwärmung schon vor langer Zeit Auswirkungen auf die Meeresökosysteme hatte, noch bevor wir gute Aufzeichnungen darüber geführt haben“, sagt Field. „Wir können davon ausgehen, dass sich die Erwärmung der Ozeane in Zukunft noch stärker auf die Ökosysteme auswirkt. Die Ozeane werden sich in bisher nicht gekannter Weise weiter verändern. “
Planktonische Foraminiferen sind vielleicht nicht so majestätisch wie Wale oder Seesterne, aber die Breite ihres Fossilienbestandes bietet eine nützliche Grundlage, um einen breiteren Trend des Meereslebens zu bestätigen, der sich als Reaktion auf menschliche Aktivitäten ändert. Verschiebungen in Planktongemeinschaften sind ein besorgniserregender Indikator für das Gesamtbild der marinen Ökosysteme, da die Meerestemperaturen immer schneller ansteigen, so Jonkers.
"Die Frage ist, was mit dem Fortschreiten des Klimawandels passieren wird", sagt Jonkers. „Schon bei einem Grad [der Temperaturänderung] stellen wir große Veränderungen bei planktonischen Foraminiferen und wahrscheinlich auch bei anderen Meeresbiotopen fest. Das bedeutet, dass sich alle diese Arten anpassen müssen, und im Moment wissen wir nicht, ob sie es können oder ob sie es schnell genug können. “
