Im Takt des Klimawandels: Die Tiefsee

Unter der Leitung von Dr. Karl-Michael Wern­er vom Thü­nen-Insti­tut für Seefis­cherei und Mar­grete Emblemsvåg vom Insti­tut Møre­forsk­ing AS und der ark­tis­chen Uni­ver­sität Nor­we­gens hat ein inter­na­tionales Forschung­steam eine ungewöhn­liche Verbindung zwis­chen den Boden­fis­chge­mein­schaften in Ost­grön­land und den Auswirkun­gen des Kli­mawan­dels ent­deckt. Beim Auswerten langer Zeitrei­hen beobachteten sie, dass Ökosys­teme über den gesamten Tiefen­bere­ich von 150 bis1500 Metern Wasser­tiefe zeit­gle­ich auf Änderun­gen in der Atmo­sphäre, der Meereis­be­deck­ung und der Ober­flächen­tem­per­atur reagierten – erstaunlicher­weise am deut­lich­sten bei Tief­seefis­chen, die unter­halb von 400 Metern Wasser­tiefe leben.
Über fast 20 Jahre, von 1998–2016, sam­melten Forschende vom Thü­nen-Insti­tut für Seefis­cherei aus Bre­mer­haven und dem grön­ländis­chen Insti­tut für natür­liche Ressourcen in Nuuk Dat­en zu Verän­derun­gen in der Fis­chge­mein­schaft in Tiefen von 150 bis 1500 Metern. Während dieses Zeitraums fuhren sie jedes Jahr mit Forschungss­chif­f­en an ähn­liche Posi­tio­nen vor Ost­grön­land, um mit einem wis­senschaftlichen Grund­schlepp­netz Proben zu nehmen. So kamen Infor­ma­tio­nen von fast 1400 Net­zfän­gen zusammen.

„Während wir die Dat­en zu den Fis­chvorkom­men analysierten, wurde uns bewusst, dass die Änderun­gen in Tiefen­re­gio­nen zwis­chen 350 und 1000 Metern stärk­er waren als die Änderun­gen in flacheren Regio­nen. Als sich auch noch sta­tis­tisch bestätigte, dass diese Beobach­tun­gen in der Tiefe mit Änderun­gen in der Atmo­sphäre kor­re­lierten, war die größte Her­aus­forderung, Hypothe­sen zu entwick­eln, wie diese Dinge zusammenhängen.“
— Mar­grete Emblemsvåg

Ökologische Änderungen in der Tiefe

Für ihre Date­n­analyse nutzten die Wis­senschaft­lerin­nen und Wis­senschaftler das sta­tis­tis­che Auswertev­er­fahren „Ten­sor Dekom­po­si­tion“, mit dem sie räum­liche und zeitliche Änderun­gen der Fis­chge­mein­schaften simul­tan unter­suchen kon­nten. „Diese Meth­ode wird noch nicht lange für ökol­o­gis­che Fragestel­lun­gen herange­zo­gen, jedoch wurde kür­zlich erkan­nt, dass sie sich sehr gut für die Analyse von räum­lich-zeitlichen Prozessen in Fis­chge­mein­schaften eignet“, erläutert Karl-Michael Wern­er vom Thü­nen-Insti­tut. „Das markan­teste Ergeb­nis war, dass die Änderun­gen in wesentlich größeren Tiefen als erwartet auf­trat­en.“ So kon­nten die Forschen­den selb­st in über 400 Metern Tiefe ver­mehrt bore­ale, also stärk­er wärmeangepasste Arten wie den Lumb (Brosme brosme) und den Blauleng (Mol­va dyptery­gia) beobacht­en, während das Vorkom­men von ark­tis­chen und sub-ark­tis­chen Arten wie dem Schwarzen Heil­butt (Rein­hardtius hip­poglos­soides) oder dem Blauen See­wolf (Anarhichas den­tic­u­la­tus) abnahm.

Langsamer Wandel und Extremereignisse

Die Ergeb­nisse der Ten­sor Dekom­po­si­tion zeigten, dass sich die Ver­bre­itung von Fis­chge­mein­schaften in größeren Tiefen zwis­chen den Jahren 2005 und 2010 rapi­de geän­dert hat. Zur gle­ichen Zeit stiegen sowohl die Luft­tem­per­atur als auch die Tem­per­atur und der Salzge­halt der Ober­flächen­schicht an und die Aus­dehnung des Meereis­es nahm ab. Die Ergeb­nisse zeigten aber auch kurzfristige Änderun­gen der Tief­seefis­chge­mein­schaften par­al­lel zu Extremereignis­sen in der Umwelt, wie im Jahre 2003, als die Luft­tem­per­atur außergewöhn­lich hoch war. Fis­chge­mein­schaften in der Tief­see scheinen somit sowohl empfind­lich gegenüber langsamen Verän­derun­gen als auch gegenüber Extremereignis­sen zu sein, die inner­halb kürzester Zeit zu Änderun­gen der ökol­o­gis­chen Ver­hält­nisse führen.

Ein Fahrstuhl in die Tiefe?

Da die sta­tis­tis­chen Auswer­tun­gen klar bele­gen, dass die Verteilung von Boden­fis­chen mit Änderun­gen in der Atmo­sphäre und der Ober­fläche zusam­men­hän­gen, liegt es nahe, dass diese physikalis­chen Änderun­gen eine biol­o­gis­che Kaskade her­vor­rufen, die von der Ober­fläche bis in die Tief­see reicht. Ähn­lich­es wurde zur gle­ichen Zeit in anderen Gebi­eten im Nor­dat­lantik beobachtet. „Änderun­gen an der Ober­fläche kön­nen inner­halb von Wochen und Monat­en die Absinkrat­en von organ­is­chem Mate­r­i­al, unter anderem abster­ben­des Plank­ton, in die Tiefe bee­in­flussen. Diese absink­ende Bio­masse ist eine wichtige Nahrungs­grund­lage für die Art­ge­mein­schaft des Meeres­bo­dens, von denen sich die Fis­che ernähren“, erk­lärt Karl-Michael Werner.
Die zweite Hypothese, warum die Arten am Kon­ti­nen­ta­l­ab­hang stärkere Änderun­gen als in den flacheren Wasser­schicht­en zeigten, kön­nte auf die Verteilung ver­schieden­er Wasserkör­p­er zurück­zuführen sein. Eine frühere Studie der Autorin Mar­grete Emblemsvåg zeigte, dass sich tief­ere Schicht­en, in denen Wasser­massen atlantis­chen Ursprungs dominieren, über den Stu­dien­zeitraum langsam erwärmten, während dies in den ark­tis­chen Wasserkör­pern im Flachen nicht der Fall war. Dieser gradu­elle Tem­per­at­u­ranstieg in der Tiefe kön­nte der Tak­t­ge­ber für die grundle­gen­den Änderun­gen in den Ver­bre­itungs­ge­bi­eten der Fis­che sein, während die Extremereignisse über kurzfristige Änderun­gen in der Nahrungsver­füg­barkeit am Meeres­bo­den eher für die zeitlich begren­zten Auss­chläge in der Fis­chfau­na ver­ant­wortlich sind. Die Klärung dieser Fra­gen ist Gegen­stand weit­er­er Untersuchungen.