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Benthos

Die Veränderungen des Meereises und allgemein an der Meeresoberfläche wirken sich auch auf das Leben am Meeresboden aus. Entscheidend ist in erster Linie, wie viele Nährstoffe aus der produktiven, lichtdurchfluteten Schicht nahe der Wasseroberfläche zum Meeresboden gelangen, um die Meeresbodenorganismen, den sogenannten Benthos, mit Energie zu versorgen. In flacheren Meeresgebieten spielt auch das Licht eine wichtige Rolle. Verschwindet das Meereis, gelangt mehr Licht zum Meeresboden, was dort zum Beispiel ein verstärktes Algenwachstum bewirken kann. In flachen Küstengebieten der Arktis hat in den vergangenen zwei Jahrzehnten etwa die Menge an großen Braunalgen zugenommen, mehrere Meter langer Tange, die ein wichtiges Habitat für Fische oder Meeressäuger sind. Gründe dafür sind eine höhere Verfügbarkeit an Licht durch dünnere Eisbedeckung und wärmere Wassermassen. Zudem werden die Pflanzen jetzt seltener durch Presseisrücken oder gar Eisberge vom Grund abgeschabt (IPCC, 2019).

Wichtige Energiequellen des Benthos sind die Algen, die von der Meeresoberfläche und vom Eis zum Boden herabsinken. Hinzu kommen zum Beispiel die Exkremente von Kleinkrebsen. Besonders große Mengen an Nahrung gelangen zum Meeresboden, wenn sich im zeitigen Frühjahr die Kieselalge Melosira arctica stark vermehrt. Diese bildet unter dem Eis lange Fäden, die sich nach und nach vom Eis lösen und rasch in die Tiefe absinken (Lannuzel et al., 2020).

Schmelzwassertümpel  könnten künftig zu einem dominierenden Merkmal des Meereises im Frühling werden. Da hierdurch mehr Licht durch das Eis gelangt, könnte das die Entwicklung dichter Melosira-Kolonien begünstigen. Damit könnte sich der episodische Nährstoffimpuls am Meeresboden durch absinkende Algenfäden verstärken. Doch je weiter das Eis zurückweicht, desto weniger Eisalgenmasse wird künftig produziert. Experten gehen deshalb davon aus, dass die für den Benthos verfügbare Biomasse künftig in Summe abnehmen wird. Zwar wird die Primärproduktion durch freischwimmende Algen in vielen Gebieten der Arktis aufgrund offener Wasserflächen und hoher Lichtverfügbarkeit zunehmen. Doch wird diese den Verlust an Eisalgenmasse nicht ausgleichen (Lannuzel et al., 2020). Eine Abnahme der Biomasse am Meeresboden wäre die Folge.

Eine solche Entwicklung wird bereits im Beringmeer und in der Tschuktschensee im  Nordpazifik beobachtet. In der Barentssee nördlich von Norwegen wiederum beobachtet man schon seit mehreren Jahren, dass sich die Zusammensetzung der Bodenfauna verändert. Man nimmt an, dass hier mehrere Faktoren zusammenspielen, der Meereisrückgang, eine stärkere Durchmischung des Wassers, die Ozeanversauerung und höhere Wassertemperaturen am Meeresboden. Ähnliches spielt sich aktuell in Fjorden auf Spitzbergen ab. Hier verändert sich die typische arktische Fauna am felsigen Meeresboden, weil manche Fjorde im Sommer seit Jahren eisfrei sind und die Wassertemperatur zunimmt (IPCC, 2019).

Wie stark die Veränderungen am Meeresboden die Bestände jener Tiere beeinflussen, die sich von Benthosorganismen ernähren, ist derzeit noch unsicher. Vor Neufundland, Labrador und Nova Scotia hat etwa die Zahl der Schneekrabben  abgenommen. Zugleich wachsen ihre Bestände in der Barentssee. Unklar ist, wie sich der Wandel des Benthos auf Säugetiere wie das Walross und den Grauwal auswirkt, die ihre Nahrung vorwiegend am Meeresboden suchen (IPCC, 2019).

Cavan, E.L., A. Belcher, A. & A. Atkinson et al. (2019): The importance of Antarctic krill in biogeochemical cycles. Nat Commun 10, 4742. doi.org/10.1038/s41467-019-12668-7
Grosfeld, K. , R. Treffeisen & S. Löschke (2020): DriftStories aus der zentralen Arktis - Ein Jahr, eine Scholle - Meereisforschung extrem / K. Grosfeld , R. Treffeisen and S. Löschke (editors), Bremerhaven, REKLIM - Helmholtz-Verbund Regionale Klimaänderungen und Mensch, 106 p., ISBN: 978-3-9822680-0-2.
Henley, S.F. et al. (2020): Changing Biogeochemistry of the Southern Ocean and Its Ecosys-tem Implications. Frontiers in Marine Science, 7, 581.
IPCC, 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E.  Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds)].
Lannuzel, D., L. Tedesco & M. van Leeuwe et al. (2020): The future of Arctic sea-ice bio-geochemistry and ice-associated ecosystems. Nat. Clim. Chang. 10, 983–992. doi.org/10.1038/s41558-020-00940-4
Maribus gGmbH (Ed.) (2019): Arktis und Antarktis – extrem, klimarelevant, gefährdet. In: World Ocean Review, Band 6.
Massom R. A., et al. (2010): Antarctic sea ice change and variability e Physical and ecologi-cal implications. Polar science 4, 149-186.
 

Anders als für die Arktis erwartet man für die Antarktis, dass die Menge an Biomasse, die dem Benthos zur Verfügung steht, zunehmen wird. Der Grund dafür ist, dass vor allem in der Westantarktis die Meereisfläche seit Jahren abnimmt und damit mehr offene Wasserflächen für die Primärproduktion zur Verfügung stehen. Allein in der Westantarktis sind in den letzten 50 Jahren durch den Verlust an Meereis und den Rückzug der Festlandgletscher rund 24.000 Quadratkilometer offene Wasserflächen hinzugekommen. Dazu hat der Abbruch riesiger Eisberge und der Zerfall ganzer Schelfeisgebiete wie zum Beispiel am Larsen-B -Schelfeis  im Jahr 2002 beigetragen. Den Einfluss auf die Biologie am Meeresboden beginnt man erst langsam zu verstehen. Die mächtigen Eismassen bewirken, dass in vielen Regionen am Meeresboden permanent Dunkelheit herrscht. Geht das Schelfeis verloren, dringt Licht ein. Das führt zu einem enormen Wachstum an Algen und Tangen. Mit dem Verlust an Meereis werden nicht nur die Algenblüten zunehmen, sondern sich auch die Zusammensetzung des Zooplanktons und anderer benthischer Lebensgemeinschaften verändern (Massom et al., 2010).

Die benthischen Lebensgemeinschaften in den flacheren Küstenbereichen, die permanent von Eis bedeckt sind, setzen sich normalerweise zum großen Teil aus wirbellosen Tieren zusammen, die an die Dunkelheit angepasst sind. Nimmt die Lichtmenge zu, kommt es starken Veränderungen. Vor allem werden die Gemeinschaften der Wirbellosen jetzt durch Tang-dominierte Lebensgemeinschaften ersetzt. In Modellrechnungen kommen Experten zu dem Schluss, dass bei einem anhaltend hohen Kohlendioxidausstoß bis zum Ende dieses Jahrhunderts bis zu 79 Prozent der endemischen Benthosorganismen von diesen Veränderungen betroffen sein könnten, indem sie sich aus vielen Meeresgebieten zurückziehen. Gemittelt über fast 1.000 verschiedene Tierarten würden die Bestände im Schnitt um mindestens 12 Prozent schrumpfen. Größere Verluste wurden vor allem für die besonders stark betroffenen Bereiche um die antarktische Halbinsel und die benachbarte Scotiasee errechnet (IPCC, 2019).

Insgesamt wird erwartet, dass die Gewässer um die Antarktis künftig nicht nur mehr Algenbiomasse produzieren, sondern dass die benthischen Lebensgemeinschaften durch den starken Biomasse-Eintrag zugleich mehr Kohlenstoff binden werden (IPCC, 2019).

Cavan, E.L., A. Belcher, A. & A. Atkinson et al. (2019): The importance of Antarctic krill in biogeochemical cycles. Nat Commun 10, 4742. doi.org/10.1038/s41467-019-12668-7
Grosfeld, K. , R. Treffeisen & S. Löschke (2020): DriftStories aus der zentralen Arktis - Ein Jahr, eine Scholle - Meereisforschung extrem / K. Grosfeld , R. Treffeisen and S. Löschke (editors), Bremerhaven, REKLIM - Helmholtz-Verbund Regionale Klimaänderungen und Mensch, 106 p., ISBN: 978-3-9822680-0-2.
Henley, S.F. et al. (2020): Changing Biogeochemistry of the Southern Ocean and Its Ecosys-tem Implications. Frontiers in Marine Science, 7, 581.
IPCC, 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E.  Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds)].
Lannuzel, D., L. Tedesco & M. van Leeuwe et al. (2020): The future of Arctic sea-ice bio-geochemistry and ice-associated ecosystems. Nat. Clim. Chang. 10, 983–992. doi.org/10.1038/s41558-020-00940-4
Maribus gGmbH (Ed.) (2019): Arktis und Antarktis – extrem, klimarelevant, gefährdet. In: World Ocean Review, Band 6.
Massom R. A., et al. (2010): Antarctic sea ice change and variability e Physical and ecologi-cal implications. Polar science 4, 149-186.
Scambos, T.A., Hulbe, C., Fahnestock, M., and Bohlander, J., 2000, The link between climate warming and break-up of ice shelves in the Antarctic Peninsula, Journal of Glaciology, 46 (154), 516-530.

Abbildung: web.pdx.edu/~chulbe/science/Larsen/larsen2002.html
Ted Scambos, National Snow and Ice Data Center, University of Colorado. Data from MODIS (NASA Terra Satellite) via the Distributed Active Archive Center)