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Schweizer Forscher sehen Polarmeer-Plankton unter Druck

14.11.2019

Die Zukunft sieht für das Plankton der Polarmeere übel aus: Zwei neue Studien mit Beteiligung der ETH Zürich lassen vermuten, dass auf kalte Gewässer spezialisierte Organismen weniger anpassungsfähig sind als solche aus wärmeren Meeresregionen. Viele Arten des Polarmeer-Planktons dürften demnach im Zuge des Klimawandels verdrängt werden. Mit Auswirkungen auf Fischbestände und Nahrungsgrundlage des Menschen, wie die ETH mitteilte.

Plankton besteht beispielsweise aus Bakterien, Viren, sowie pflanzlichen und tierischen Einzellern. Diese Mikroorganismen, die mit den Meeresströmungen durch die Weltmeere treiben, stehen an der Basis aller Nahrungsketten im Meer. Algen und Blaualgen betreiben Fotosynthese und bilden damit Sauerstoff, außerdem binden sie Kohlenstoff und "schlucken" damit einen Teil der menschgemachten CO2-Emissionen.

Um die Vielfalt des Planktons zu erforschen, umsegelte die "Tara Oceans"-Expedition von 2009 und 2013 die Welt und sammelte an 210 Stellen über alle Weltmeere hinweg rund 35.000 Wasserproben aus verschiedenen Wassertiefen. Ein internationales Forschungsteam mit Schweizer Beteiligung berichtet nun von neuen Analysen der Daten aus dieser Expedition.

In zwei Studien im Fachblatt "Cell" beschreibt das Konsortium die globale Verteilung der Artenvielfalt, sowie der genetischen Vielfalt des Planktons. Beteiligt waren auch Wissenschafter um Shinichi Sunagawa von der ETH Zürich und dem Schweizerischen Institut für Bioinformatik (SIB).

Artenvielfalt ungleich verteilt

In der einen Studie zeigen die Wissenschafter, dass die Artenvielfalt des Planktons über die Weltmeere hinweg ungleich verteilt ist. Obwohl die Ozeane ein einziges zusammenhängendes Ökosystem bilden, nimmt die Artenvielfalt des Planktons zu den Polen hin ab.

In der zweiten Studie untersuchten die Forscher um Sunagawa insbesondere die Bakterien und Archaeen, die Teil des Planktons sind. Dabei stellten sie fest, dass diese Mikroben in wärmeren Gewässern über einen größeren Genpool verfügen als jene in den Polarmeeren. Das mache sie flexibler, schrieb die ETH. Bei Bedarf könnten die Mikroben als Gemeinschaft verschiedene Gene ein- oder ausschalten und sich rasch an veränderte Bedingungen anpassen.

Weil sie artenärmer und weniger genetisch divers seien, sei es für die Mikrobengemeinschaften der kälteren Meere schwierig, ihren Stoffwechsel an höhere Wassertemperaturen anzupassen, hieß es weiter. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sie stärker auf ihre spezifische Nische spezialisiert sein könnten", erklärte Sunagawa. Demnach könnten die Mikroben der kälteren Meeresregionen eines Tages von der Konkurrenz aus wärmeren Ozeanen verdrängt werden.

Ändert sich die Zusammensetzung des Planktons, ändert sich auch die Nahrungsgrundlage für Fische und letztlich auch den Menschen. Gerade die nördlichen Meere sind wichtige Fischgründe. Die Folgen der Erwärmung des Meerwassers und der damit einhergehenden Veränderungen des Planktons für das gesamte Ökosystem seien schwer absehbar, hält das Forschungskonsortium fest.

Die Wasserproben wurden zudem während einer relativ kurzen Zeitperiode von nur vier Jahren gesammelt, so dass Trends schwer abzulesen seien. Die Forscher rufen daher zu langfristigen und interdisziplinären Projekten auf, die Entwicklungen zu beobachten.

Service: Fachartikelnummer - DOI: 10.1016/j.cell.2019.10.008 und 10.1016/j.cell.2019.10.014

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