Extreme Klimaereignisse wie marine Hitzewellen können Ökosysteme nicht nur kurzfristig beeinflussen, sondern langfristige Folgen haben.

Ein Forscherteam unter der Leitung des Thünen-Instituts für Seefischerei hat eine Studie veröffentlicht, die zeigt, dass eine einzelne, weiträumige Hitzewelle im Jahr 2003 ökologische Veränderungen ausgelöst hat, deren Auswirkungen bis heute nachweisbar sind.

„Die Auswirkungen eines solchen Ereignisses reichen bis an uns Menschen heran, weil sie die Verbreitung von Fischarten, die wir essen und an die der Fischfang seit Jahrzehnten angepasst ist, ändern“, so Dr. Karl-Michael Werner vom Thünen-Institut für Seefischerei.

Abrupte Veränderungen durch Extremereignisse

Im Zentrum der Analyse stand die Frage, wie großräumige marine Extremereignisse die Struktur von Lebensgemeinschaften im Meer beeinflussen. Dafür wertete das Forschungsteam rund 100 biologische Zeitreihen aus, die biologische Kennzahlen enthielten. Ein Großteil der untersuchten Parameter zeigte im Jahr 2003 oder unmittelbar danach abrupte Veränderungen.

Besonders relevant waren Daten aus der Wassersäule und vom Tiefseeboden vom LTER (Long-Term Ecological Research)-Observatorium HAUSGARTEN des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). In der Framstraße zwischen Grönland und Svalbard werden dort seit mittlerweile 25 Jahren ökologische Langzeituntersuchungen durchgeführt.

Zusammenspiel mehrerer Faktoren

Das Jahr 2003 war geprägt durch eine Kombination aus Ereignissen mit besonders dramatischen oder überraschenden Auswirkungen im und über dem subpolaren Nordatlantik. Ungewöhnlich große Mengen warmen subtropischen Wassers strömten nach Norden, während gleichzeitig der Zufluss kalten arktischen Wassers reduziert war. Hinzu kamen außergewöhnlich hohe Lufttemperaturen über dem Nordatlantik, die auch an Land, etwa in Zentraleuropa, in Form von Hitzewellen spürbar waren.

Diese Kombination führte zu Rekordwerten der Meerestemperatur im Nordatlantik zwischen Westgrönland und der norwegischen Küste. Die Forschenden sprechen von einem „perfekten Sturm“, der weitreichende ökologische Folgen auslöste.

Verschiebungen im Nahrungsnetz

Die plötzliche Erwärmung wirkte sich auf Organismen der marinen Nahrungsnetze aus. Während sich einige Fischarten wie Kabeljau und Schellfisch aufgrund höherer Temperaturen und zurückgehenden Eises weiter nach Norden ausbreiteten, geriet die Lodde unter Druck. Der für viele Arten zentrale Futterfisch verlagerte sein Laichgebiet nach Norden, wodurch Eier und Larven in ungünstige Strömungsmuster gerieten. Dadurch hatten sie deutlich geringere Überlebenschancen.

Demgegenüber profitieren Wale, wie der Buckelwal, von dieser Entwicklung. Er kann den Lodden nun folgen und ist nach mehr als 150 Jahren wieder in Südostgrönland anzutreffen.

Die Studie zeigt zudem, dass sich die Auswirkungen des Extremereignisses zeitlich verzögert und räumlich weit entfernt bemerkbar machten. Etwa zwei Jahre später erreichte wärmeres Wasser die Framstraße und brachte neue Organismen mit sich, die das dortige Ökosystem von der Oberfläche bis zum Meeresboden veränderten. Zwar nahm die verfügbare Biomasse zu, die abgestorben zum Meeresgrund sinkt. Doch Hinweise deuten darauf hin, dass deren Nährstoffqualität gleichzeitig abnahm.

Bedeutung für zukünftige Entwicklungen

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass unerwartete Extremereignisse nicht vorhersehbare ökologische Kaskaden auslösen“, so Werner.

Zwar lassen sich die direkten Effekte steigender Temperaturen auf den Stoffwechsel vieler Organismen beeinflussen oder begünstigen, doch die Wechselwirkungen innerhalb komplexer Nahrungsnetze entziehen sich bisher den Prognosen.