Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Steuert das marine Ökosystem auf ein neues Regime zu?

16.07.2015

Produziert Phytoplankton in Folge der Klimaerwärmung zukünftig weniger organisches Material als heute? Bisherige Untersuchungen deuten auf eine solche Entwicklung hin, die auch Folgen für höhere Ebenen des marinen Nahrungsnetzes hätte. Eine aktuelle Studie australischer und deutscher Wissenschaftler stellt dies jetzt in Frage. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass die Planktongemeinschaft in fernerer Zukunft eine völlig neue Art der Produktivität entwickelt.

Wissenschaftlich anerkannten Studien zufolge, steigt die von Menschen verursachte Kohlendioxid-Emission in die Atmosphäre in den kommenden 100 Jahren auf bis zu 30 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr an – sofern sich die derzeitige Entwicklung unverändert fortsetzt.


Phytoplankton. Foto: NOAA MESA Project

Die globale Mitteltemperatur würde um fast fünf Grad Celsius ansteigen, und auch der Ozean würde sich stark erwärmen. Laut einer Studie von Wissenschaftlern der Universität von New South Wales in Sydney, Australien und des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel könnten diese Veränderungen die Produktivität mariner Organismen grundlegend verändern.

In ihrer Arbeit, die in der aktuellen Ausgabe der Environmental Research Letters veröffentlichtet ist, argumentieren die Forscher, dass die bisherigen Prognosen für die nächsten 100 Jahren nicht unbedingt die fernere Zukunft des Ozeans darstellen.

„Wir haben eine Simulation über 600 Jahre, beginnend im Jahr 1800, erstellt und sind dem Entwicklungs-Pfad RCP 8,5 des Weltklimarats IPCC gefolgt, einem „business as usual“-Szenario“, erklärt Dr. Karin Kvale, Modelliererin am GEOMAR. Drei leicht unterschiedliche Modell-Varianten zeigten zunächst eine verminderte Produktivität des Ozeans. Grund für den Rückgang ist die Tatsache, dass das Meerwasser durch steigende Temperaturen stärker geschichtet ist und weniger Vermischung stattfindet.

Wenn weniger Wasser aus der Tiefe die sonnendurchflutete obere Schicht erreicht, stehen auch weniger Nährstoffe für das Phytoplankton zur Verfügung, und die Primärproduktion – die Produktion von organischem Material aus anorganischem Kohlenstoff etwa durch Photosynthese – sinkt erheblich.

Laut den Berechnungen der Modellierer kurbeln steigende Wassertemperaturen die Respirationsraten ab dem Jahr 2000 wieder an. „Die heterotrophe Zehrung, beispielsweise durch Bakterien, Stoffwechsel-Prozesse oder von Plankton, das sich von organischen Stoffen aus anderen Organismen ernährt, nimmt dann stärker zu, als die Primärproduktion“, fasst Dr. Kvale zusammen.

„Irgendwann sorgt dieses unausgewogene Verhältnis dafür, dass sich die globale Primärproduktion von einem System, das bislang durch physikalische Faktoren wie der Zugang zu Nährstoffen aus tieferen Wasserschichten beschränkt wird, in ein völlig neues Regime wechselt, das im wesentlichen durch die Biologie selbst angetrieben wird“.

In einem zukünftigen Ozean mit verstärkter Heterotrophie werden Kohlenstoff und Nährstoffe in der oberen Wasserschicht effektiver umgesetzt als innerhalb des derzeitigen Systems. So gelangt weniger Kohlenstoff in die Tiefe, um dort gespeichert zu werden. Dies hätte auch Auswirkungen auf die Fähigkeit des Ozeans, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen und die Auswirkungen des globalen Wandels zu mildern.

Die derzeit verwendeten Modelle berücksichtigen noch nicht, dass Ozeanversauerung im Zuge der globalen Veränderung auch das Wachstum kalkbildender Organismen beeinträchtigen kann oder sich die von vielen Organismen produzierte Kalkart Aragonit im saureren Wasser besonders leicht auflöst. Beide Prozesse würden den Kohlenstoff-Export aus der oberen Schicht des Ozeans verringern und dadurch den Wechsel zur Heterotrophie weiter beschleunigen und verstärken.

Aus diesem Grund müssen die Modelle verfeinert werden, um ein besseres Verständnis möglicher Veränderungen und eventuelle Kipp-Punkte zu erhalten, betonen die Wissenschaftler. „Unsere Studie ist ein Hinweis darauf, dass in der ferneren Zukunft überraschende Veränderungen im Ozean anstehen“, so Dr. Kvale. „Wir halten es in der Debatte über den Klimawandel für wichtig, auch solche längerfristigen Vorhersagen zu berücksichtigen. Natürlich gibt es noch viele Unsicherheiten – sowohl in Bezug auf die Treiber eines solchen massiven Wandels als auch mit Blick auf seine möglichen Auswirkungen.“

Originalarbeit:
Kvale, K.F., Meissner, K.J., Keller, D.P., 2015: Potential increasing dominance of heterotrophy in the global ocean. Environmental Research Letters,10, doi:10.1088/1748-9326/10/7/074009

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.ccrc.unsw.edu.au Climate Change Research Centre, University of New South Wales
http://www.climatescience.org.au ARC Centre of Excellence for Climate System Science

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/news/article/steuert-das-marine-oekosystem-auf-ein-neues-regime-zu/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa
16.01.2017 | Universität Wien

nachricht Kann das "Greening" grüner werden?
11.01.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Sustainable Water use in Agriculture in Eastern Europe and Central Asia

19.01.2017 | Event News

12V, 48V, high-voltage – trends in E/E automotive architecture

10.01.2017 | Event News

2nd Conference on Non-Textual Information on 10 and 11 May 2017 in Hannover

09.01.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie