Gestörtes Gleichgewicht im Wasser

3. März 2006, 19:29
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Die ersten Folgen des Klimawandels zeigen sich bereits deutlicher als gedacht

In den vergangenen 100 Jahren hat sich das Klima der Erde um etwa 0,6 Grad Celsius erwärmt, wobei die Temperaturzunahme zwei Peaks aufweist: einen zwischen 1910 und 1945 und einen zweiten, der 1976 begonnen hat und noch immer anhält, allerdings eine ungefähr doppelt so rasche Steigerung zeigt wie der erste. Und während noch gerätselt wird, ob und inwieweit die Klimaerwärmung an den Katastrophen der vergangenen Monate und Jahre beteiligt war, belegen zahlreiche Untersuchungen, dass eine Menge lebender Systeme längst vom "global warming" betroffen ist, wenn auch bei Weitem nicht so augenfällig.

So wird seit den 1960er-Jahren das immer frühere Auftreten mancher Schmetterlinge und Zugvögel im Frühling, frühere Fortpflanzungsaktivitäten bei Amphibien und Vögeln sowie das früher beginnende Wachsen und Blühen mancher Pflanzen beobachtet und von den untersuchenden Ökologen eindeutig mit früher einsetzenden Frühjahrsbedingungen in Verbindung gebracht. Solche Entwicklungen sehen harmlos aus, können jedoch weit reichende Konsequenzen haben: Jeder Lebensraum beherbergt ein komplexes Nahrungsnetz, das die darin vorkommenden Arten - sei es als Räuber, als Beute oder beides - miteinander verbindet, nicht selten auf Gedeih und Verderb. Wer zu welcher Zeit in großen Mengen vorkommt, ist unter diesen Umständen nicht trivial.

--->Vorhersagen schwierig

Diese Interaktionen zwischen Arten sind einer der Faktoren, die die Vorhersage von Konsequenzen der Klimaerwärmung extrem schwierig machen, zumal es sich um Phänomene handelt, die sich im Lauf von Jahrzehnten manifestieren als in den wenigen Jahren, die Untersuchungen gewöhnlich dauern. Im nordamerikanischen Lake Washington bei Seattle werden seit 40 Jahren detaillierte Daten zu Wassertemperatur und Planktonmasse sowie Planktonzusammensetzung erhoben. Diese hat sich Monika Winder, ursprünglich am Institut für Zoologie und Limnologie der Universität Innsbruck, jetzt an der University of Washington, zunutze gemacht, um im Rahmen eines vom Wissenschaftsfonds geförderten Projekts zu untersuchen, wie sich die Klimaerwärmung auf die Lebensgemeinschaft des Sees auswirkt. In Seen gemäßigter Breiten, zu denen auch der Lake Washington gehört, kommt es im Frühling zu einer stabilen Schichtung des Wasserkörpers mit warmem Oberflächenwasser über kälteren Tiefenschichten. Diese Phase der Stratifizierung ist auch die Zeit der höchsten biologischen Aktivität im See: Das über den Winter reduzierte Phytoplankton reagiert auf die erhöhte Wassertemperatur und -stabilität sowie die besseren Nährstoff- und Lichtverhältnisse mit stark vermehrtem Wachstum. Diese Algenblüte dauert jedoch nicht lange, denn sie bildet die Nahrungsgrundlage für das in ihrem Gefolge boomende Zooplankton.

Die stabile Schichtung der Wassersäule hält ungefähr von April bis November an, dann bricht sie durch die Abkühlung des Oberflächenwassers zusammen, und es kommt zu einer Durchmischung des gesamten Wasserkörpers während des Winterhalbjahres. Wie die Untersuchungen Winders und ihrer Kollegen ergeben haben, erwärmt sich das Wasser im Lake Washington in jedem Frühjahr etwas mehr: durchschnittlich um 1,39 Grad Celsius seit 1962. Demzufolge setzt auch die Stratifizierung heute deutlich früher ein, und zwar um bereits 21 Tage. Zusätzlich bricht die Schichtung auch im Herbst um ein paar Tage später zusammen, sodass sich die stabile Sommerphase insgesamt um durchschnittlich 30 Tage verlängert hat.

Wie Winders Untersuchungen zeigen, kann der veränderte Jahresrhythmus gravierende Folgen für den See haben: Die weitaus wichtigsten, weil häufigsten und nährstoffreichsten Vertreter des Phytoplanktons sind Kieselalgen. Sie machen bis zu 80 Prozent der Algenblüte aus, und dementsprechend wird der Zeitpunkt ihres Maximums auch als deren Beginn gewertet. Gefressen werden die Kieselalgen im Lake Washington vornehmlich von zwei Vertretern des Zooplanktons, dem zu den niederen Würmern gehörenden Rädertierchen Keratella und dem Kleinkrebs Daphnia, besser bekannt als Wasserfloh. Die beiden Arten zeigen deutlich unterschiedliche Reaktionen auf das frühere Auftreten des Kieselalgen-Peaks: Während Keratella offenbar keine Schwierigkeiten damit hat, ist der Daphnien-Bestand seit 1977 rückläufig, erklärt Monika Winder.

---> Schere zwischen Licht und Wärme

Beide Arten pflanzen sich durch Jungfernzeugung fort, aber während die Rädertierchen das ganze Jahr über im Wasser vorhanden sind, verschwinden die Wasserflöhe im Winter weit gehend bis vollständig aus dem Plankton. Sie erzeugen im Herbst Dauereier, die im Seeboden überwintern und erst im Frühling anfangen, sich zu entwickeln. Die wichtigsten Auslöser dafür dürften Temperatur und Tageslänge sein, und hier könnte der Kern des Problems liegen: Während die Temperatur offenbar immer früher ansteigt, bleiben die jahreszeitlichen Lichtverhältnisse konstant, und wenn Letztere den Beginn der Entwicklung zumindest mitbestimmen, hinkt Daphnia der Algenblüte im Lauf der Jahrzehnte immer weiter hinterher.

Ein grundlegendes Konzept der Ökologie besagt, dass die Fitness eines Räubers davon abhängt, wie gut er an die räumliche und zeitliche Verteilung seiner Beute angepasst ist. Gleichzeitig weiß man, dass schlechtes Nahrungsangebot sowohl das Jugendwachstum als auch die Fruchtbarkeit von Wasserflöhen negativ beeinflusst. Tatsächlich zeigen sowohl die erwachsenen Tiere als auch die Anzahl der Eier in den vergangenen 26 Jahren einen deutlichen Abwärtstrend. Daphnia ist jedoch eine Schlüsselart des Sees, die die Nahrungsgrundlage für viele größere Tiere, vor allem Fische, bildet. Dementsprechend kann ihr Niedergang weit reichende Konsequenzen für die Lebensgemeinschaften des Sees und nicht zuletzt auch für die Menschen haben, die den See bewirtschaften. Untersuchungen wie die Monika Winders können Beurteilungs- und Entscheidungshilfen beim Management von Seen liefern und so dazu beitragen, negative Folgen zu verhindern oder zumindest zu minimieren.

Dass der Mensch von kollabierenden Nahrungsnetzen heftig betroffen werden kann, dokumentiert auch John Steinbecks Roman Cannery Row, in dem er die Folgen der zusammenbrechenden Sardinen-Fischerei in Kalifornien schildert. Wie Wissenschafter jetzt herausgefunden haben, war die Krise vorprogrammiert, denn der Pazifik zeigt alle 25 Jahre einen natürlichen Wechsel von Temperaturen unter dem Durchschnitt zu solchen darüber. Parallel dazu sind die häufigste Fischart entweder Anchovis, wenn es kühl ist, oder Sardinen, wenn es warm ist. Derzeit gehen die Sardinen wieder rapid zurück, und die Anchovis sind im Kommen. (Susanne Strnadl/DER STANDARD, Print-Ausgabe, 4./5. 3. 2006)

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