Klimawandel in der Arktis und die Auswirkungen auf Mikroalgen
Im vergangenen Jahr jagte ein Wärme-Rekord den nächsten: Die Temperaturen in der Arktis waren so hoch wie noch nie. Dies ging mit einer starken Abnahme in der Fläche und Dicke des Arktischen Meereises einher. Im Kongsfjord, einem Fjord auf Spitzbergen, wurden 2016 Wassertemperaturen von bis zu 8,3 Grad Celsius gemessen; Werte, die weit über dem langjährigen Durchschnitt liegen. Auch wenn solche Extremereignisse nicht unmittelbar auf den Klimawandel zurückgeführt werden können, passen sie doch zum langjährigen Trend.
Auch andere Effekte des Klimawandels – wie die zunehmende Versauerung der Ozeane – sind in der Arktis stärker ausgeprägt als in den gemäßigten Breiten. Hierdurch verändert sich der Lebensraum Arktischer Ozean derzeit dramatisch. Wie sich der Klimawandel auf das Arktische Phytoplankton, also auf Photosynthese betreibende einzellige Algen auswirkt, erforschen wir am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Veränderungen in der Produktivität und Zusammensetzung dieser Mikroalgengemeinschaften könnten weitreichende Auswirkungen auf die Nahrungsverfügbarkeit im gesamten Ökosystem haben.
Dr. Clara Hoppe ist wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Sektion Marine Biogeowissenschaften am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. Sie erforscht, wie Arktische Primärproduzenten auf den Klimawandel reagieren und welche Auswirkungen diese Reaktionen auf Ökosysteme und Stoffkreisläufe haben könnten. Speziell interessiert sie sich für ökologische und physiologische Mechanismen, die es Mikroalgen ermöglichen können, Umweltveränderungen zu kompensieren.
Von der Menge der Mikroalgen und ihrer Artenzusammensetzung hängt zum Beispiel ab, wie viel Nahrung die Fische finden oder wie viel anthropogenes Kohlendioxid im Arktischen Ozean gespeichert werden kann.
In unserer Arbeitsgruppe untersuchen wir, wie sich die Ozeanversauerung, die Erwärmung des Wassers und die durch den Meereisrückgang veränderten Lichtbedingungen auf Mikroalgen auswirken. Dazu setzen wir Phytoplanktongemeinschaften, z.B. aus dem Kongsfjord, in Inkubationsexperimenten verschiedenen Klimawandelszenarien aus und untersuchen ihre Reaktionen auf die veränderten Lebensbedingungen. Unsere ersten Studien deuten an, dass arktische Mikroalgen eine hohe Widerstandskraft gegenüber diesen Veränderungen besitzen. Das trifft sowohl auf die Artzusammensetzung als auch auf ihre Produktivität zu. Diese Fähigkeit der Phytoplanktongemeinschaften, Veränderungen abzupuffern, hat uns aus mehreren Gründen überrascht: Zum einem, weil manche Phytoplanktonarten im Labor häufig stark auf solche Veränderung reagieren, zum anderen, weil Langzeituntersuchungen in den Fjordsystemen und der nahegelegenen Framstrasse Veränderungen in der Artzusammensetzung des Phytoplanktons zeigen.
Wir versuchen derzeit zu ergründen, welche Eigenschaften einer arktischen Artengemeinschaft zu einer hohen Widerstandsfähigkeit führen und welche anderen Eigenschaften stattdessen zu möglichen Veränderungen im Ökosystem führen. Dafür müssen wir die ökologischen und physiologischen Mechanismen identifizieren, die darüber bestimmen, wie stark sich der Klimawandel auf Mikroalgen auswirkt. So könnte eine hohe innerartliche Diversität von Arten ein wichtiger Mechanismus sein, um Veränderungen bis zu einem bestimmten Maß abpuffern zu können. Des Weiteren scheinen die in der Arktis besonders variablen Umweltbedingungen (z.B. komplette Dunkelheit im Winter und durchgängiges Sonnenlicht im Sommer) besonders widerstandsfähige Organismen hervorzubringen. Um verlässlichere Aussagen über die Zukunft der Arktischen Primärproduktion treffen zu können, müssen wir die hierfür verantwortlichen physiologischen Mechanismen und ihre Grenzen untersuchen und verstehen.
Weitere Informationen:
Webseite des Alfred-Wegener-Instituts
Die hier veröffentlichten Inhalte und Meinungen der Autoren entsprechen nicht notwendigerweise der Meinung des Wissenschaftsjahres 2016*17 – Meere und Ozeane.