Nahrungskette

Plankton ist mehr als nur Fischfutter – er zeigt vor allem den Klimawandel und seine Folgen

Pflanzliches Plankton weist eine grosse Formen- und Artenvielfalt auf.

Pflanzliches Plankton weist eine grosse Formen- und Artenvielfalt auf.

Eine neue Plankton-Weltkarte der ETH Zürich zeigt die Auswirkungen des Klimawandels auf die wichtigste aller Lebensgrundlagen für Fische, Delfine und Menschen.

Plankton ist die Basis des gesamten Nahrungsnetzes im Ozean. So viel ist bekannt. Dass Phytoplankton via Fotosynthese mehr Sauerstoff produziert als alle Regenwälder zusammen, dürfte weniger bekannt sein. Trotz dieser immensen Bedeutung wusste die Wissenschaft über die Phytoplankton-Vielfalt bis anhin nur wenig. Wann sie wo vorkommen, war weitgehend unerforscht.

Angesichts dessen, dass ein Viertel aller auf der Erde lebenden Arten durch menschliche Aktivitäten und den Klimawandel vom Aussterben bedroht ist, wiege die Wissenslücke um das wichtige Phytoplankton schwer, sagt Damiano Righetti, Umweltphysiker der ETH Zürich. Mit einem Forscherteam hat er nun eine Phytoplankton-Weltkarte erstellt.

Diese haben in Zusammenarbeit mit Forschern der Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) die Wissenslücke mit der Phytoplankton-Weltkarte verkleinert. In ihrer Studie, die im «Science Advances» erschienen ist, modellierten sie das Vorkommen von über 530 Phytoplanktonarten mit rund 700'000 Wasserproben aus allen Weltmeeren.

Ein Super-Speicher von CO2

Weltweit gibt es 10000 bis 20000 Phytoplankton-Arten. Dabei gibt es grosse Unterschiede zwischen den Arten. «Manche Arten bilden Blüten und sind globale Generalisten, zum Beispiel die Emiliania huxleyi. Andere Arten sind spezialisierter und seltener», sagt Vogt.

In ihrer Studie, die im «Science Advances» erschienen ist, modellierten sie das Vorkommen von über 530 Phytoplanktonarten mit rund 700000 Wasserproben aus allen Weltmeeren. Studien-Co-Autorin Meike Vogt erklärt, warum es so wichtig ist, die regionale und jahreszeitliche Verteilung des Phytoplanktons zu kennen:

Biologische Pumpe in den Ozeanen

Denn bei den Polen ist es bekanntlich kälter und höhere Temperaturen beschleunigen eigentlich den Stoffwechsel, Mutationen des Erbguts und die Artbildung. Deshalb sind die Tropen artenreicher. Das Phytoplankton halte sich also nicht an diese Theorie.

Offenbar gebe es andere Faktoren als die Temperatur. Righetti vermutet starke Strömungen und Turbulenzen, welche die Artenvielfalt in mittleren Breiten mehr einschränkten als an den Polen.

«In Bezug auf die planktonische Biodiversität zeigt unsere Studie, dass es einen positiven Zusammenhang zwischen der Oberflächen-Wassertemperatur und der Artenvielfalt gibt», sagt Studien-Co-Autorin Meike Vogt. Das bedeute aber nicht, dass im Zusammenhang mit dem Klimawandel die Tropen notwendigerweise noch artenreicher würden bei steigenden Temperaturen.

«Das Gegenteil könnte der Fall sein.» Viele tropische Meeresbewohner lebten sehr nahe an ihrem Temperaturlimit. Zum Beispiel Korallen und Fische. Sie hätten sich über lange Zeiträume an diese Wärme angepasst. «Wird es noch wärmer, droht ihnen die Überhitzung», erklärt Vogt.

Höhere Temperaturen beschleunigen Wachstum

Denn bei den Polen ist es bekanntlich kälter und höhere Temperaturen beschleunigen eigentlich den Stoffwechsel, Mutationen des Erbguts und die Artbildung. Deshalb sind die Tropen artenreicher. Das Phytoplankton halte sich also nicht an diese Theorie. Offenbar gebe es andere Faktoren als die Temperatur. Righetti vermutet starke Strömungen und Turbulenzen, welche die Artenvielfalt in mittleren Breiten mehr einschränkten als an den Polen.

«In Bezug auf die planktonische Biodiversität zeigt unsere Studie, dass es einen positiven Zusammenhang zwischen der Oberflächen-Wassertemperatur und der Artenvielfalt gibt», sagt Studien-Co-Autorin Meike Vogt. Das bedeute aber nicht, dass im Zusammenhang mit dem Klimawandel die Tropen notwendigerweise noch artenreicher würden bei steigenden Temperaturen. «Das Gegenteil könnte der Fall sein.»

Viele tropische Meeresbewohner lebten sehr nahe an ihrem Temperaturlimit. Zum Beispiel Korallen und Fische. Sie hätten sich über lange Zeiträume an diese Wärme angepasst. «Wird es noch wärmer, droht ihnen die Überhitzung», erklärt Vogt.

Plankton reagiert wahrscheinlich schnell

Das aktuelle Wissen erlaube nur wenige Rückschlüsse in Bezug auf die Artenvielfalt im Ozean unter dem Klimawandel. Der Mensch könne aber dem marinen Ökosystem schaden mit der Klimaveränderung und der Ozeanversauerung. Da man bereits beobachte, dass sich Planktonarten schnell verschieben im Ozean, sei es wahrscheinlich, dass Plankton schnell und direkt auf den Klimawandel reagiere.

Sicher sei, dass eine Abnahme der globalen Planktonbiomasse einen massgeblichen Effekt auf die zehn Prozent der Menschheit habe, die sich aus dem Meer ernähren. «Weitere drei Milliarden Menschen beziehen 20 Prozent ihres Konsums an tierischen Proteinen aus Fischereiprodukten», sagt Meike Vogt.

Weltweit gibt es 10 000 bis 20 000 Phytoplankton-Arten. Dabei gibt es grosse Unterschiede zwischen den Arten. «Manche Arten bilden Blüten und sind globale Generalisten, zum Beispiel die Emiliania huxleyi. Andere Arten sind spezialisierter und seltener», sagt Vogt.

Hundertausende Lachse verendet

Es gebe auch lokale bis regionale Effekte durch veränderte Wärmebedingungen. Extreme Blüten von tropischen Quallen, dem Zooplankton zugehörig, hätten in den Jahren 2007 und 2014 zum Verlust von Hunderttausenden von Lachsen in irischen und britischen Lachszuchten geführt. Und höhere Temperaturen führen zu einer Nährstoffanreicherung in Küstengebieten und damit zu einer Blüte von giftigen Algen, die für Mensch und Tier schädlich sind.

Dank der Verbreitungskarte liessen sich Voraussagen treffen, wie sich die Vielfalt des pflanzlichen Planktons unter veränderten Klimabedingungen entwickeln könnte. Aufgrund wärmerer Wassertemperaturen könnte sich der Verteilung aller Meereslebewesen verändern. «Das könnte sich gravierend auf die gesamte marine Nahrungskette auswirken», sagt Damiano Righetti.

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