Neuordnung der Ozeane
"Unser Lebenserhaltungssystem"
"Das Phytoplankton ist ein unverzichtbarer Teil des planetaren Lebenserhaltungssystems. Es produziert etwa die Hälfte des Sauerstoffs, den wir atmen, es bindet CO2 und ist die ultimative Stütze für die Fischerei. Ein Ozean ohne Phytoplankton würde sich völlig anders verhalten." Der Satz stammt von Boris Worm, einem Biologen an der kanadischen Dalhousie University. Worm ist Co-Autor einer der bislang aufwändigsten Bestandsaufnahmen globaler Phytoplankton-Bestände.
Als Phytoplankton bezeichnet man winzige Lebewesen in den Meeren, die Photosynthese betreiben. Dazu gehören etwa Kiesel- und Grünalgen, Dinoflagellaten und Cyanobakterien.
Die nun im Fachblatt "Nature" vorgestellte Studie liefert nicht nur aktuelle Daten zur Lage der Weltmeere, sie zeigt darüber hinaus einmal mehr, dass Hochtechnologie nicht alle Probleme der Wissenschaft lösen kann: Denn um die ökologische Rolle kleiner, freischwimmender Algen abschätzen zu können, bedarf es Beobachtungszeiträume, die das Alter der technisierten Wissenschaft weit übersteigen.
Tief- und Hochtechnologie
Was die letzten ein, zwei Jahrzehnte betrifft, besteht wahrlich kein Datenmangel im Lager der Meeresbiologen und Ozeanographen. Satelliten-basierte Projekte wie "SeaWiFS" und "MODIS-Aqua" liefern innerhalb einer Minute mehr als eine Million unabhängige Messungen zu den Reflexionseigenschaften der Ozeane, die von den Rechnern der NASA innerhalb kürzester Zeit in Phytoplankton-Bestände umgerechnet werden.
Um auch langfristige Entwicklungen abschätzen zu können, mussten Worm und seine Kollegen jedoch eine radikale Abrüstung vornehmen - und auf das einfachste Messgerät der Meeresforschung zurückgreifen: die Secchi-Scheibe.
Im Jahr 1865 bekam der italienische Jesuitenpater Pietro Angelo Secchi von der päpstlichen Marine den Auftrag, die Sauberkeit des Mittelmeeres kartografisch zu erfassen. Zu diesem Zweck erfand Secchi eine einfache Messmethode: Er befestigte eine runde, weiße Scheibe mit 20 Zentimetern Durchmesser an einem Seil, versenkte sie im Wasser und notierte jene Tiefe, in der die Scheibe nicht mehr zu sehen war. Die Methode sollte sich durchsetzen, sie wird bis heute noch in der Limnologie und Meeresbiologie verwendet.
Wirkung in gesamter Nahrungskette
Studien
Global phytoplankton decline over the past century, "Nature" (Bd, 466, S. 591).
Global patterns and predictors of marine biodiversity across taxa, "Nature" (Online-Veröffentlichung, doi: 10.1038/nature09329).
Historischen Secchi-Daten eignen sich jedenfalls auch, um die Planktondichte zu bestimmen. Denn nicht nur Verschmutzungen trüben den Blick ins Tiefe, auch ein hoher Chlorophyll-Gehalt im Wasser schlägt sich in den Messungen nieder. Worm und seine Kollegen haben nun ebendiesen Effekt aus den historischen Daten extrahiert und einen bedenklichen Trend freigelegt.
Während der letzten hundert Jahre ist das Phytoplankton demnach sukzessive zurückgegangen. Besonders markant ist die Abnahme seit den 50er Jahren, in diesem Zeitraum betrug das Minus rund 40 Prozent. Mit-, wenn nicht sogar hauptverantwortlich ist der Studie zufolge die Erwärmung der Meere: Höhere Temperaturen führen nämlich zu einer stärker ausgeprägten Schichtung der Ozeane, was wiederum den Transport von Nährstoffen von unten nach oben hemmt. Resultat: Das Algenwachstum bricht ein.
"Das Phytoplankton ist der Treibstoff mariner Ökosysteme", kommentiert Daniel Boyce, einer der Studienautoren. "Wenn sein Bestand zurückgeht, hat das Auswirkungen auf die gesamte Nahrungskette - inklusive uns Menschen."
Hotspots der Artenvielfalt
Boyce und Worm sind auch an einer weiteren meeresökologischen Studie in "Nature" beteiligt. Auch sie betrachtet die Meere aus der Weitwinkelperspektive, jedoch diesmal mit Schwerpunkt Biodiversität. Die Artenvielfalt von Korallen, Fischen, Walen, Haien, Magroven, Seegräsern und vielen andere Arten folgt offenbar einem globalen Muster, wie die beiden Biologen mit ihrem Kollegen Derek Tittensor schreiben.
An den Küsten lebende Arten (z.B. Korallen, Mangroven) sind in Südostasien besonders divers, im freien Ozean lebende Spezies (z.B. Tunfische, Wale) indes haben ihre Hot Spots in den mittleren Breiten. Und auch hier spielt offenbar die Temperatur eine entscheidende Rolle: "Ich war überrascht, wie stark die Temperatur mit der marinen Artenvielfalt zusammenhängt", sagt Derek Tittensor. "Die Erwärmung der Ozeane könnte zu einer Neuordnung des Lebens in den Ozeanen führen."
Ob diese Neuordnung mit mehr oder weniger Arten auskommen würde, ist noch nicht ganz klar. Höhere Temperaturen kurbeln zumindest bei wechselwarmen Tieren den Stoffwechsel an, was sich positiv auf die Rate der Artentstehung auswirken sollte. Höhere Temperaturen könnten aber auch Umweltstress auslösen - und somit für Armut statt Vielfalt in den Weltmeeren sorgen.
Robert Czepel, science.ORF.at
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