Eine neue Studie des Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) und internationaler Partner, veröffentlicht in Nature Communications, zeigt, dass marine Hitzewellen die Nahrungsketten der Ozeane verändern und den Kohlenstofftransport in die Tiefsee verlangsamen. Dies könnte die Fähigkeit der Ozeane, Kohlenstoff zu speichern und dem Klimawandel entgegenzuwirken, erheblich beeinträchtigen.
Untersuchung im Golf von Alaska
Die Studie analysierte Daten von robotergestützten biogeochemischen Argo-Floats des Global Ocean Biogeochemistry Array (GO-BGC) sowie schiffsgestützte Planktonuntersuchungen im Golf von Alaska. Zwei bedeutende Hitzewellen – „The Blob“ (2013–2015) und eine weitere von 2019–2020 – bildeten die Grundlage. Die Forscher kombinierten Messungen von Temperatur, Salzgehalt, Nährstoffen, Sauerstoff, Chlorophyll und organischem Kohlenstoff mit Daten zur Planktonzusammensetzung, einschließlich Pigmentanalysen und Umwelt-DNA (eDNA).
Veränderungen in der Nahrungskette und im Kohlenstofffluss
Die Ergebnisse zeigen, dass marine Hitzewellen die Zusammensetzung von Plankton, der Basis der ozeanischen Nahrungskette, erheblich verändern. Normalerweise wandeln phytoplanktonähnliche Organismen Kohlendioxid in organisches Material um, das durch das Sinken von Abfallpartikeln in die Tiefsee gelangt. Dieser Prozess, die biologische Kohlenstoffpumpe, speichert Kohlenstoff für Jahrtausende. Während der Hitzewellen wurde dieser Prozess gestört:
- Hitzewelle 2013–2015: Im zweiten Jahr stieg die Kohlenstoffproduktion an der Oberfläche durch photosynthetische Plankton stark an. Kleine Kohlenstoffpartikel sammelten sich jedoch in etwa 200 Metern Tiefe, anstatt in die Tiefsee zu sinken.
- Hitzewelle 2019–2020: Eine ungewöhnlich hohe Ansammlung von Kohlenstoffpartikeln an der Oberfläche wurde festgestellt, die nicht allein durch Planktonproduktion erklärbar war. Diese Partikel sanken später in die mesopelagische Zone (200–400 Meter), verblieben aber dort, anstatt die Tiefsee zu erreichen.
Die Unterschiede wurden auf Veränderungen in der Planktonpopulation zurückgeführt. Während der Hitzewellen dominierten kleinere Planktonarten und Kleinstkonsumenten, die weniger schnell sinkende Abfallpartikel produzieren. Dies führte dazu, dass Kohlenstoff in der oberen Wassersäule recycelt wurde, anstatt in die Tiefsee transportiert zu werden.
Credits
© 2022 MBARI
Folgen für Klima und Ökosysteme
„Unsere Forschung zeigt, dass marine Hitzewellen die biologische Kohlenstoffpumpe stören. Der Kohlenstofftransport gerät ins Stocken, was das Risiko erhöht, dass Kohlenstoff in die Atmosphäre zurückkehrt“, erklärt Hauptautorin Mariana Bif, Assistenzprofessorin an der Rosenstiel School. Da der Ozean etwa ein Viertel des jährlich emittierten Kohlendioxids aufnimmt, könnten diese Veränderungen den Klimawandel beschleunigen. Zudem haben Veränderungen in der Planktonbasis weitreichende Auswirkungen auf marine Ökosysteme und Fischereien.
Bedeutung langfristiger Beobachtungen
Die Studie betont die Notwendigkeit kontinuierlicher Ozeanbeobachtungen. „Die Zusammenarbeit von robotergestützten Messungen, chemischen Analysen und genetischen Sequenzierungen ermöglicht es uns, die komplexen Auswirkungen von Hitzewellen zu verstehen“, sagt MBARI-Seniorwissenschaftler Ken Johnson. Da marine Hitzewellen durch den Klimawandel häufiger und intensiver werden, sind solche Daten essenziell, um die Auswirkungen auf Ökosysteme, Fischereien und das Klima zu prognostizieren.
Förderung und Kooperation
Die Forschung wurde durch die US National Science Foundation (GO-BGC-Projekt), die David and Lucile Packard Foundation, die China National Science Foundation, die Fundamental Research Funds for the Central Universities, das Danish Center for Hadal Research und das Line P-Programm von Fisheries and Oceans Canada unterstützt. Beteiligte Institutionen umfassen MBARI, die Rosenstiel School, den Hakai Institute, die Xiamen University, die University of British Columbia, die University of Southern Denmark und Fisheries and Oceans Canada.
Quelle: Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-025-63605-w
Schlüsselwörter: Klimawandel, Plankton, marine Nahrungsketten, Ozeanerwärmung, Kohlenstoffkreislauf, Hitzewellen
