Erwärmte Gewässer verursachten schnelle und gegenläufige Verschiebungen in verbundenen Meeresgemeinschaften.

Zwei miteinander verbundene Meeresökosysteme – der östliche Ärmelkanal und die südliche Nordsee – erlebten über einen Zeitraum von 30 Jahren große und gegensätzliche Veränderungen in ihren Fischgemeinschaften, so Forscher, die ihre Ergebnisse in der aktuellen Biologie am 8. November veröffentlichen. Die rasante Erwärmung trieb kleinere Meeresfische dazu, sich abrupt von einem Ökosystem zum anderen nach Norden zu bewegen.

Diese Umkehrung der Struktur der beiden Ökosysteme führte auch zu einem großen Wandel in der Funktionsweise der verbundenen Ökosysteme. Die Ökosystemfunktion bezieht sich auf die Art und Weise, wie eine Ansammlung von Arten zusammen mit anorganischen Materialien als ein größeres Ganzes funktioniert, um biologische, geochemische und physikalische Prozesse zu beeinflussen. Veränderungen in der Struktur und Funktion eines Ökosystems können beispielsweise die Geschwindigkeit der Kohlenstoffaufnahme aus der Atmosphäre oder die Geschwindigkeit des Abbaus organischer Stoffe verändern.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die erwartete Zunahme der Häufigkeit und Schwere von Klimaschwankungen und extremen Erwärmungsereignissen Veränderungen in der Verteilung und Fülle der Arten auslösen könnte, mit tiefgreifenden Folgen für die Funktionsweise der Ökosysteme auf der ganzen Welt, sagen die Forscher.

„Diese Erwärmung führte zu einer abrupten Veränderung der Fischgemeinschaften, da kleine, schnell reifende Fische, insbesondere pelagische Fische, gleichzeitig im Ärmelkanal abnahmen und in der Nordsee zunahmen“, sagt Matthew McLean von IFREMER, Boulogne-sur-Mer, Frankreich. „Das deutet darauf hin, dass sich die Fische zwischen den Ökosystemen nach Norden verschoben haben und dass der Ärmelkanal zu einer ungünstigen Umgebung für bestimmte Fische wurde, während die Nordsee zu einer günstigeren Umgebung wurde.“

Mitte der 90er Jahre wechselte eine natürliche Klimaschwingung namens „Atlantic Multidecadal Oscillation“ von einer kühlen zu einer warmen Phase und erzeugte wärmere Meeresoberflächen im gesamten Atlantik. McLean und Kollegen stellten fest, dass sich die meisten Studien, die die Auswirkungen einer solchen Erwärmung auf Fische untersuchen, auf Veränderungen bestimmter Arten konzentriert haben, die sich oft auf kommerzielle Fischarten konzentrieren.

In der neuen Studie nahmen die Forscher einen neueren Ansatz zur Berücksichtigung der Merkmale bestimmter Arten, die erklären, wie sie auf Veränderungen in der Umwelt reagieren und welche Rolle sie im Ökosystem spielen. „Überraschenderweise haben nur wenige Studien diesen Ansatz genutzt, um zu verstehen, wie sich die schnelle Erwärmung auf marine Ökosysteme auswirken kann und wie sich Verschiebungen im Fischbestand und in der Verteilung auf das Funktionieren des Ökosystems auswirken können“, sagt McLean.

Die Forscher nutzten über 30 Jahre Fischmonitoring-Daten und eine umfangreiche Zusammenstellung ökologischer Merkmale, um die Dynamik der funktionellen Fischstruktur im östlichen Ärmelkanal und in der südlichen Nordsee zu untersuchen. Sie charakterisierten die funktionelle Struktur mit zehn Merkmalen, die sich auf die Lebensgeschichte, die Lebensraumnutzung und die Ernährungsökologie von 73 Fischarten im Englischen Kanal und 110 in der Nordsee beziehen.

Während die Forscher nicht überrascht waren, Veränderungen in der Artenvielfalt und -verteilung als Reaktion auf menschliche Einflüsse und Erwärmung zu finden, waren sie überrascht, eine umgekehrte Verschiebung ganzer Fischgemeinschaften innerhalb verbundener Ökosysteme zu beobachten. Sie waren auch überrascht von der außergewöhnlichen Geschwindigkeit dieser Veränderungen, da die „funktionale Inversion“ nur ein bis zwei Jahre nach einem starken Temperaturanstieg erfolgte. Ihre Daten deuten auch darauf hin, dass der Einfluss der Fischerei im Vergleich zu den Auswirkungen der Erwärmung gering war.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Erwärmungsereignisse in Zukunft erhebliche und langfristige Auswirkungen auf marine Ökosysteme und Fischereien haben könnten. Die Forscher sagen, dass die Ergebnisse der neuen Studie genutzt werden könnten, um vorherzusagen, wie sich andere marine Ökosysteme unter der zukünftigen Erwärmung verändern könnten.

„Wir müssen für schnelle Veränderungen in den Fischgemeinschaften zwischen den Ökosystemen planen, insbesondere da sich die Arten nach oben verlagern“, sagt McLean.

Mehr Informationen:
Aktuelle Biologie, McLean et al…: „Eine klimabedingte funktionale Inversion von vernetzten marinen Ökosystemen“ https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)31275-2, DOI: 10.1016/j.cub.2018.09.050

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