Im Takt des Kli­ma­wan­dels: Die Tiefsee

Unter der Lei­tung von Dr. Karl-Micha­el Wer­ner vom Thü­nen-Insti­tut für See­fi­sche­rei und Mar­gre­te Emblem­s­våg vom Insti­tut Møre­for­sking AS und der ark­ti­schen Uni­ver­si­tät Nor­we­gens hat ein inter­na­tio­na­les For­schungs­team eine unge­wöhn­li­che Ver­bin­dung zwi­schen den Boden­fisch­ge­mein­schaf­ten in Ost­grön­land und den Aus­wir­kun­gen des Kli­ma­wan­dels ent­deckt. Beim Aus­wer­ten lan­ger Zeit­rei­hen beob­ach­te­ten sie, dass Öko­sys­te­me über den gesam­ten Tie­fen­be­reich von 150 bis1500 Metern Was­ser­tie­fe zeit­gleich auf Ände­run­gen in der Atmo­sphä­re, der Meer­eis­be­de­ckung und der Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur reagier­ten – erstaun­li­cher­wei­se am deut­lichs­ten bei Tief­see­fi­schen, die unter­halb von 400 Metern Was­ser­tie­fe leben.
Über fast 20 Jah­re, von 1998–2016, sam­mel­ten For­schen­de vom Thü­nen-Insti­tut für See­fi­sche­rei aus Bre­mer­ha­ven und dem grön­län­di­schen Insti­tut für natür­li­che Res­sour­cen in Nuuk Daten zu Ver­än­de­run­gen in der Fisch­ge­mein­schaft in Tie­fen von 150 bis 1500 Metern. Wäh­rend die­ses Zeit­raums fuh­ren sie jedes Jahr mit For­schungs­schif­fen an ähn­li­che Posi­tio­nen vor Ost­grön­land, um mit einem wis­sen­schaft­li­chen Grund­schlepp­netz Pro­ben zu neh­men. So kamen Infor­ma­tio­nen von fast 1400 Netz­fän­gen zusammen.

„Wäh­rend wir die Daten zu den Fisch­vor­kom­men ana­ly­sier­ten, wur­de uns bewusst, dass die Ände­run­gen in Tie­fen­re­gio­nen zwi­schen 350 und 1000 Metern stär­ker waren als die Ände­run­gen in fla­che­ren Regio­nen. Als sich auch noch sta­tis­tisch bestä­tig­te, dass die­se Beob­ach­tun­gen in der Tie­fe mit Ände­run­gen in der Atmo­sphä­re kor­re­lier­ten, war die größ­te Her­aus­for­de­rung, Hypo­the­sen zu ent­wi­ckeln, wie die­se Din­ge zusammenhängen.“
— Mar­gre­te Emblemsvåg

Öko­lo­gi­sche Ände­run­gen in der Tiefe

Für ihre Daten­ana­ly­se nutz­ten die Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­ler das sta­tis­ti­sche Aus­wer­te­ver­fah­ren „Ten­sor Dekom­po­si­ti­on“, mit dem sie räum­li­che und zeit­li­che Ände­run­gen der Fisch­ge­mein­schaf­ten simul­tan unter­su­chen konn­ten. „Die­se Metho­de wird noch nicht lan­ge für öko­lo­gi­sche Fra­ge­stel­lun­gen her­an­ge­zo­gen, jedoch wur­de kürz­lich erkannt, dass sie sich sehr gut für die Ana­ly­se von räum­lich-zeit­li­chen Pro­zes­sen in Fisch­ge­mein­schaf­ten eig­net“, erläu­tert Karl-Micha­el Wer­ner vom Thü­nen-Insti­tut. „Das mar­kan­tes­te Ergeb­nis war, dass die Ände­run­gen in wesent­lich grö­ße­ren Tie­fen als erwar­tet auf­tra­ten.“ So konn­ten die For­schen­den selbst in über 400 Metern Tie­fe ver­mehrt borea­le, also stär­ker wär­me­an­ge­pass­te Arten wie den Lumb (Brosme brosme) und den Blau­leng (Mol­va dyp­te­ry­gia) beob­ach­ten, wäh­rend das Vor­kom­men von ark­ti­schen und sub-ark­ti­schen Arten wie dem Schwar­zen Heil­butt (Rein­hard­ti­us hip­poglos­so­ides) oder dem Blau­en See­wolf (Anarhichas den­ti­cu­la­tus) abnahm.

Lang­sa­mer Wan­del und Extremereignisse

Die Ergeb­nis­se der Ten­sor Dekom­po­si­ti­on zeig­ten, dass sich die Ver­brei­tung von Fisch­ge­mein­schaf­ten in grö­ße­ren Tie­fen zwi­schen den Jah­ren 2005 und 2010 rapi­de geän­dert hat. Zur glei­chen Zeit stie­gen sowohl die Luft­tem­pe­ra­tur als auch die Tem­pe­ra­tur und der Salz­ge­halt der Ober­flä­chen­schicht an und die Aus­deh­nung des Meer­ei­ses nahm ab. Die Ergeb­nis­se zeig­ten aber auch kurz­fris­ti­ge Ände­run­gen der Tief­see­fisch­ge­mein­schaf­ten par­al­lel zu Extrem­ereig­nis­sen in der Umwelt, wie im Jah­re 2003, als die Luft­tem­pe­ra­tur außer­ge­wöhn­lich hoch war. Fisch­ge­mein­schaf­ten in der Tief­see schei­nen somit sowohl emp­find­lich gegen­über lang­sa­men Ver­än­de­run­gen als auch gegen­über Extrem­ereig­nis­sen zu sein, die inner­halb kür­zes­ter Zeit zu Ände­run­gen der öko­lo­gi­schen Ver­hält­nis­se führen.

Ein Fahr­stuhl in die Tiefe?

Da die sta­tis­ti­schen Aus­wer­tun­gen klar bele­gen, dass die Ver­tei­lung von Boden­fi­schen mit Ände­run­gen in der Atmo­sphä­re und der Ober­flä­che zusam­men­hän­gen, liegt es nahe, dass die­se phy­si­ka­li­schen Ände­run­gen eine bio­lo­gi­sche Kas­ka­de her­vor­ru­fen, die von der Ober­flä­che bis in die Tief­see reicht. Ähn­li­ches wur­de zur glei­chen Zeit in ande­ren Gebie­ten im Nord­at­lan­tik beob­ach­tet. „Ände­run­gen an der Ober­flä­che kön­nen inner­halb von Wochen und Mona­ten die Absin­kra­ten von orga­ni­schem Mate­ri­al, unter ande­rem abster­ben­des Plank­ton, in die Tie­fe beein­flus­sen. Die­se absin­ken­de Bio­mas­se ist eine wich­ti­ge Nah­rungs­grund­la­ge für die Art­ge­mein­schaft des Mee­res­bo­dens, von denen sich die Fische ernäh­ren“, erklärt Karl-Micha­el Werner.
Die zwei­te Hypo­the­se, war­um die Arten am Kon­ti­nen­tal­ab­hang stär­ke­re Ände­run­gen als in den fla­che­ren Was­ser­schich­ten zeig­ten, könn­te auf die Ver­tei­lung ver­schie­de­ner Was­ser­kör­per zurück­zu­füh­ren sein. Eine frü­he­re Stu­die der Autorin Mar­gre­te Emblem­s­våg zeig­te, dass sich tie­fe­re Schich­ten, in denen Was­ser­mas­sen atlan­ti­schen Ursprungs domi­nie­ren, über den Stu­di­en­zeit­raum lang­sam erwärm­ten, wäh­rend dies in den ark­ti­schen Was­ser­kör­pern im Fla­chen nicht der Fall war. Die­ser gra­du­el­le Tem­pe­ra­tur­an­stieg in der Tie­fe könn­te der Takt­ge­ber für die grund­le­gen­den Ände­run­gen in den Ver­brei­tungs­ge­bie­ten der Fische sein, wäh­rend die Extrem­ereig­nis­se über kurz­fris­ti­ge Ände­run­gen in der Nah­rungs­ver­füg­bar­keit am Mee­res­bo­den eher für die zeit­lich begrenz­ten Aus­schlä­ge in der Fisch­fau­na ver­ant­wort­lich sind. Die Klä­rung die­ser Fra­gen ist Gegen­stand wei­te­rer Untersuchungen.