Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Klimawandel: Warmes Wasser wirbelt das Leben in der Arktis durcheinander

19.11.2015

Einzigartige 15-jährige Beobachtungsreihe von AWI-Forschern offenbart die Empfindlichkeit der Meeresumwelt in polaren Regionen

Die Erwärmung der arktischen Gewässer durch den Klimawandel dürfte künftig zu einer radikalen Veränderung der Meereslebensräume im hohen Norden führen. Das legen Daten aus Langzeitbeobachtungen in der Framstraße nahe, die Forscher des Alfred-Wegener-Institutes (AWI) jetzt ausgewertet haben.


Ein 3D-Mikroprofiler im Einsatz mit einem Freifallgerät (Lander) wärend der „Polarstern“-Expedition ARK-XXII/1.

Foto: Alfred-Wegener-Institut / D. Wagner

Ihre wichtigste Erkenntnis: Es genügt bereits ein vorübergehender Warmwassereinstrom in den Arktischen Ozean, um die Lebensgemeinschaften von der Wasseroberfläche bis hinunter in die Tiefsee grundlegend zu beeinflussen. Wie die Autoren aktuell im Fachmagazin „Ecological Indicators“ berichten, ereignete sich ein solcher Wärmeeinstrom im Zeitraum von 2005 bis 2008.

Die Arktis ist ein ferner und extremer Lebensraum. Doch trotz seiner Abgeschiedenheit wird der vom Menschen beschleunigte globale Klimawandel diese Region in den kommenden Jahren massiv verändern. Seit längerem ist bekannt, dass die Meereisdecke der Arktis durch den Treibhauseffekt schrumpft und sich die Weltmeere langsam erwärmen. Wie die polaren Meereslebewesen darauf reagieren werden, war jedoch lange unklar.

Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) konnten jetzt anhand einer einzigartigen Langzeitbeobachtung zeigen, dass die arktischen Meereslebensräume im Zuge eines anhaltenden Temperaturanstieges ihr Gesicht radikal verändern könnten. Wie die AWI-Forscher im Fachmagazin „Ecological Indicators“ schreiben, überrascht sie vor allem, dass sich wärmebedingte Veränderungen an der Meeresoberfläche außerordentlich schnell auch auf das Leben in der Tiefsee auswirken.

Um die Veränderungen der Lebensgemeinschaften in den arktischen Gewässern zu erforschen, betreibt das AWI seit mittlerweile 15 Jahren das Meeresobservatorium „HAUSGARTEN“ in der Framstraße, dem Seeweg zwischen Grönland und Spitzbergen.

Der HAUSGARTEN besteht aus einem Netzwerk von 21 Einzelstationen, welche die AWI-Forscher in jedem Sommer aufsuchen, um Wasser- und Bodenproben zu gewinnen. An ausgewählten Stationen sind ganzjährig Messsysteme und Probensammler verankert, die unter anderem die Wassertemperatur und die Strömung registrieren, regelmäßig Wasser- und Bodenproben nehmen oder Schwebstoffe auffangen, die aus den oberen Wasserschichten zum Meeresboden herabrieseln.

„Dieses Observatorium ist weltweit einzigartig. Es gibt kein anderes Projekt, bei dem über einen derart langen Zeitraum an festen Positionen Messwerte von der Meeresoberfläche bis hinab zum Tiefseeboden erfasst wurden – schon gar nicht in Polarregionen“, sagt AWI-Biologe Thomas Soltwedel.

Für die aktuelle Veröffentlichung haben der AWI-Forscher und sein Team jetzt die ersten 15 Jahre des HAUSGARTEN-Datensatzes ausgewertet. Die Framstraße ist für Thomas Soltwedel und seine Kollegen vor allem deshalb interessant, weil sie die einzige tiefe Verbindung in den Arktischen Ozean darstellt. Hier strömen westlich Spitzbergens Wassermassen aus dem Atlantik in die Arktis hinein. Auf der grönländischen Seite wiederum fließen Wasser und Eisschollen aus dem Arktischen Ozean heraus.

Normalerweise hat das oberflächennahe Wasser, das aus dem Atlantik durch die Framstraße Richtung Norden strömt, eine Durchschnittstemperatur von drei Grad Celsius. Mithilfe ihres Observatoriums konnten die AWI-Forscher jedoch feststellen, dass im Zeitraum von 2005 bis 2008 die Durchschnittstemperatur der einströmenden Wassermassen ein bis zwei Grad Celsius höher lag:

„In dieser Zeit flossen große Mengen vergleichsweise warmen Wassers in den Arktischen Ozean. Da die polaren Organsimen an gleichbleibend kalte Bedingungen angepasst sind, kam dieser Wärmeeintrag einem Temperaturschock gleich“, erläutert Thomas Soltwedel.

Entsprechend stark fielen die Reaktionen im Ökosystem aus: „Wir konnten in verschiedenen Lebensgemeinschaften, von den Mikroorganismen über die Algen bis zum Zooplankton, tiefgreifende Veränderungen feststellen. Auffällig war zum Beispiel die Zunahme freischwimmender Flügelschnecken und Flohkrebse, die für gewöhnlich in den gemäßigten und subpolaren Bereichen des Atlantiks vorkommen. Die Zahl der arktischen Flügelschnecken und Flohkrebse nahm hingegen deutlich ab“, berichtet Thomas Soltwedel.

Als außergewöhnlich bezeichnet er auch die Abnahme der kleinen, hartschaligen Kieselalgen. Sie hatten vor dem unerwarteten Warmwassereinstrom etwa 70 Prozent des pflanzlichen Planktons in der Framstraße ausgemacht. Während der Warmphase machte sich aber anstelle der Kieselalgen die Schaumalge Phaeocystis breit.

Ein Wandel mit Konsequenzen: „Im Gegensatz zu Kieselalgen verklumpen Schaumalgen leicht und sinken dann geballt schnell bis zum Meeresboden hinab, wo sie als Nahrungsangebot zur Verfügung stehen. Der plötzliche Futterregen aber führte zu starken Änderungen des Lebens in der Tiefsee. So nahm zum Beispiel die Besiedlungsdichte der bodenbewohnenden Organismen merklich zu“, erläutert der AWI-Biologe.

Wie sich all diese Veränderungen künftig auf das gesamte arktische Nahrungsnetz auswirken werden, kann Thomas Soltwedel heute noch nicht sagen: „Uns beunruhigt ganz einfach, dass die Veränderungen derart rasch erfolgen und so gravierend sind.“

Seitdem der Warmwassereinstrom abgeebbt ist, hat sich die Wassertemperatur in der Framstraße stabilisiert – sie liegt allerdings noch immer leicht über dem Durchschnittswert von vor 2005. Die Veränderungen im Ökosystem haben sich jedoch in Teilen manifestiert.

So ist die Zahl der Kieselalgen nach wie vor sehr klein. Die Flügelschnecken aus den südlicheren Breiten scheinen sogar in der Framstraße heimisch geworden zu sein.

„Ob der von uns beobachtete Warmwassereinstrom mit dem Klimawandel zusammenhängt, können wir nicht sagen, da es auch natürliche Klimaschwankungen gibt, die beispielsweise alle zehn Jahre auftreten können. Sie überlagern die vom Menschen verursachten Auswirkungen des Klimawandels, sodass wir auch nach 15 Jahren nicht genau wissen, ob ein solcher Warmwassereinstrom ausschließlich natürliche Ursachen hat“, sagt Thomas Soltwedel.

Die Ergebnisse der ökologischen Langzeituntersuchungen zeigen aber deutlich, dass schon kurzfristige Änderungen der Meerestemperatur das Leben in der Arktis stark verändern. „Der episodische Warmwassereinstrom hat uns damit sozusagen einen Blick in die Zukunft erlaubt“, erläutert der AWI-Wissenschaftler.

Ohne die langjährigen Beobachtungen im HAUSGARTEN, die durch regelmäßige Messungen vom Schiff aus ergänzt werden, wäre dieser Blick in die Zukunft nicht möglich gewesen. Thomas Soltwedel: „Wir sehen, wie wichtig Langzeitbeobachtungen an ein und demselben Standort sind, um nachhaltige Veränderungen zu erkennen und Vorhersagen über die zukünftige Entwicklungen treffen zu können.“

Die Untersuchungen am HAUSGARTEN werden fortgeführt. „Ob Veränderungen natürlich oder vom Menschen verursacht werden, können wir erst dann mit Sicherheit sagen, wenn uns Daten aus mehreren Jahrzehnten vorliegen“, sagt Thomas Soltwedel. Die ersten 15 Jahre sind dafür eine sehr gute Basis.

Informationen für Redaktionen und Autoren:
Die Studie ist als Open-Access-Beitrag vor kurzem unter folgendem Titel im Fachmagazin Ecological Indicators erschienen:
Soltwedel et al., 2015: Natural variability or anthropogenically-induced variation? Insights from 15 years of multidisciplinary observations at the arctic marine LTER site HAUSGARTEN. Ecological Indicators, http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.10.001

Mehr Informationen zum AWI-HAUSGARTEN finden Sie hier: http://www.awi.de/forschung/besondere-gruppen/tiefsee-brueckengruppe/observatorien/lter-observatorium-hausgarten.html#c35849

Druckbare Fotos finden Sie in der Online-Version dieser Pressemitteilung unter: http://www.awi.de/nc/ueber-uns/service/presse/pressemeldung/warmes-wasser-wirbelt-das-leben-in-der-arktis-durcheinander.html

Ihr wissenschaftlicher Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut ist Dr. Thomas Soltwedel (Tel: +49(471)4831-1775; E-Mail: Thomas.Soltwedel(at)awi.de). Ihre Ansprechpartnerin in der Abteilung Kommunikation und Medien ist Sina Löschke (Tel: 0471 4831-2008; E-Mail: medien(at)awi.de).

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Ralf Röchert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Nährstoffhaushalt einer neuentdeckten “Todeszone” im Indischen Ozean auf der Kippe
06.12.2016 | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

nachricht Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt
05.12.2016 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie