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Habitatveränderungen

Mit der fortschreitenden Veränderung der Meereislebensräume werden vor allem jene Organismen ihren Lebensraum verlieren, die direkt oder indirekt von den Eisalgen als Nahrung abhängig sind – etwa die Meereis-Flohkrebse oder die Ruderfußkrebse, die eine wichtige Nahrung für den Polar- und den Grönlanddorsch (Boreogadus saida, Arctogadus glacialis) sind. Das Eis schmilzt früher im Jahr und gefriert später. Diese Veränderungen können die Lebenszyklen jener Tiere, die Eisalgen konsumieren, erheblich stören – insbesondere jener Tiere, die an das Eis als Lebensraum angepasst und nicht für das Überleben in der Wassersäule geschaffen sind (Lannuzel et al., 2020).

Einige eis-assoziierte Floh- oder Ruderfußkrebse etwa haben ihren Fortpflanzungszyklus an die Blüte der Eisalgen angepasst. Sie reproduzieren sich, wenn die Eisalgenblüte in vollem Gang ist und somit reichlich Nahrung zur Verfügung steht. Eine frühere Eisalgenblüte aufgrund dünnen Eises beziehungsweise höherer Lichtverfügbarkeit ist fatal, weil der Krebsnachwuchs zur Zeit des Schlupfes nicht mehr genug Nahrung findet. Die Bestände solcher Arten könnten in Zukunft deutlich schrumpfen. Sofern sie Nahrung für höhere Tiere wie etwa Polar- und den Grönlanddorsch sind, würde das auch deren Bestände gefährden (Lannuzel et al., 2020).

Frühes Tauen und spätes Gefrieren des Meereises bedeutet auch, dass sich die Eisalgensaison insgesamt verkürzt. Fachleute gehen davon aus, dass das vor allem in der östlichen Arktis zu einem Nahrungsmangel bei ökologisch wichtigen Arten wie Floh- oder Ruderfußkrebsen und Polardorsch führen wird. Zwar wird für einige Regionen der Arktis eine Steigerung der Primärproduktion erwartet, doch betrifft dies in erster Linie die pelagischen Algen, nicht die Eisalgen. Mit dem wachsenden Angebot an pelagischen Algen dürften dann auch jene Konsumenten weiter in die Arktis vorstoßen, die sich von pelagischen Algen oder kleineren Zooplanktern ernähren – darunter räuberisch lebende Flohkrebse wie Themisto, die heute weiter südlich beispielsweise in der Barentssee vorkommen, arktische Krillarten oder auch Quallen (Lannuzel et al., 2020).

Von Meereisalgen ernähren sich insbesondere auch große Zooplankter, die reich an wertvollen Fettsäuren sind. Für höhere Organismen wie etwa Fische sind sie eine wichtige Nahrungsquelle. Für die küstennahen Schelfgebiete wird mit dem Verlust an Meereis erwartet, dass vergleichsweise lipidarme, frei schwimmende Zooplankter, das Meereis-Zooplankton ersetzen werden – zum Beispiel kleinere Ruderfußkrebse, darunter Pseudocalanus- oder Metridia-Arten. Im dem Maße, wie die nahrhafte Zooplankton-Nahrung am Meereis verschwindet, dürften dann auch jene Arten seltener werden, die auf diese Nahrung spezialisiert sind. In Gebiete, die heute noch vom Polardorsch dominiert sind, könnten von Süden vermehrt Sandaale einwandern, die ebenfalls einen geringeren Energiegehalt haben. Damit setzt sich der Verlust energiereicher Nahrung über die Fische bis zu den Tieren fort, die sich vom Polardorsch ernähren. Ein anhaltender Rückgang der wichtigsten Beutefische wie des Polardorschs wird wahrscheinlich den bereits beobachteten Verlust von eis-assoziierten Raubtieren wie RingelrobbenWalen und Eisbären verstärken. Infolgedessen könnten diese Säugetiere in größeren Teilen ihrer Verbreitungsgebiete aussterben (Lannuzel et al., 2020).

Alles in allem rechnen Fachleute heute also damit, dass die Biomasse der Arktis durch all diese Veränderungen insgesamt eher abnehmen wird – trotz saisonal höherer Primärproduktion in den eisfreien Gewässern. Auch wird damit gerechnet, dass sich die Artenvielfalt verändert. Typische arktische Arten könnten verschwinden oder sich in kleinere Refugien zurückziehen, in denen noch günstige Lebensbedingungen herrschen. Zugleich dürften typische atlantische oder pazifische Pflanzen- und Tierarten von Süden her weiter in die Arktis einwandern. Während die Arktis langsam „atlantischer“ und „pazifischer“ wird, schrumpft ihre ursprüngliche Vielfalt (Lannuzel et al., 2020). Zu den weit verbreiteten höheren Tieren, die weiter nach Norden verstoßen dürften, zählen unter anderem Bartenwale und verschiedene Seevogelarten, die das Eis für gewöhnlich meiden (IPCC, 2019).

Eine Veränderung ganz anderer Art haben Forscherinnen und Forscher in letzter Zeit bei Ringelrobben auf Spitzbergen beobachtet. Da die Küste während der Sommermonate an vielen Stellen völlig eisfrei ist, sammeln sich die Tiere jetzt in großer Zahl direkt am Ufer der Inseln und nicht mehr auf dem Eis – womit sie sich gezwungenermaßen einem höheren Risiko durch Räuber wie den Eisbären aussetzen. Möglicherweise ist dies ein Beispiel dafür, wie sich die Tiere an die extremen Veränderungen in ihrem Lebensraum durch den Verlust an Meereis anpassen (IPCC, 2019).

Auch in der Antarktis wird der Verlust oder das Ausdünnen des Meereises die Mikroalgen-Gemeinschaften stark verändern. Organismen, die von Eisalgen abhängig sind, haben das Nachsehen, während sich auch hier Algenarten durchsetzen, die im freien Wasser beziehungsweise bei höheren Temperaturen leben. Der Verlust an Meereis hat aber auch direkte Folgen – beispielsweise für Robben, die das Eis als Jagdrevier oder Rückzugsort nutzen, um dort ihre Jungen zu gebären. Im Bereich der Antarktischen Halbinsel beobachten Experten schon lange große Veränderungen in der Zusammensetzung der Algenbiomasse. Bereits in den Jahren 1998 bis 2006 hat die Menge an Algen, die im freien Wasser leben, nach Süden hin zugenommen. Gründe dafür sind der Rückzug des Meereises, eine stärkere Durchmi-schung des Oberflächenwassers und damit eine bessere Nährstoffversorgung und ein Aussüßen des Meeres durch Gletscherwasser. Auch hier verschwinden die großen Kieselalgen, während sich kleinere Algenarten, insbesondere die sogenannten Cryptophythen, breitmachen. Diese Verschiebung der Algenzusammensetzung, die sich weiter und weiter nach Süden fortsetzt, hat mit großer Wahrscheinlichkeit bereits zu Veränderungen der Nahrungsnetze um die Antarktische Halbinsel beigetragen. So haben hier die Bestände des antarktischen Silberfischs (Pleuragramma antarctica) abgenommen (Massom et al., 2010). Die Fische laichen am Meereis, wo dann die Larven heranwachsen. Der Meereisverlust an der Antarktischen Halbinsel trifft sie damit schwer. Der Antarktische Silberfisch ist der häufigste Fisch in den Gewässern der antarktischen Küste und die bevorzugte Nahrungsquelle des Adeliepinguins und vieler anderer Räuber wie etwa der Weddellrobben. Die schrumpfenden Fischbestände dürften für diese zunehmend zum Problem werden (IPCC, 2019).

Andererseits gibt es Gewinner. Von der Veränderung von großen Kieselalgen, die am Meereis leben, zu kleinen Algen im offenen Wasser profitieren offenbar die Salpen, durchscheinende, weiche Tiere. Da sie große Mengen an Algen aus dem Wasser filtern, gelten sie als Konkurrenten der Fische. Das Problem: Salpen sind weit weniger nahrhaft als Fische und liefern somit höheren Tieren weniger Energie. Ein Ersatz für schrumpfende Fischbestände sind Salpen daher vermutlich nicht (Massom et al., 2010).

Betroffen von den Veränderungen in der Antarktis sind insbesondere die Adeliepinguine, deren Bestände an der Antarktischen Halbinsel innerhalb von 25 Jahren um 65 Prozent geschrumpft sind. Zugleich hat die Zahl der Eselspinguine und der Zügelpinguine  zugenommen. Diese beiden Arten sind weniger in der zentralen Antarktis, sondern in der Sub-Antarktis zuhause, sie sind an wärmere Bedingungen angepasst und benötigen kein Meereis. Warum die Zahl der Adeliepinguine schrumpft, lässt sich bisher nicht mit Sicherheit sagen. Offenbar gibt es mehrere Ursachen. Zum einen könnten stärkere Stürme und Schneefälle während der Brutsaison eine Rolle spielen. Da die Adeliepinguine bereits im zeitigen Frühjahr mit der Brut beginnen, sind die Jungtiere von harschen Witterungsbedingungen möglicherweise stärker betroffen. Eselspinguine und Zügelpinguine brüten später, wenn die Witterung moderater ist. Ein anderer Grund für die schrumpfenden Bestände der Adeliepinguine könnte ein Mangel an Futter während der Aufzucht der Jungen im Frühjahr sein. Die Ursache wären hier die abnehmenden Bestände des antarktischen Silberfischs und des antarktischen Krills (Massom et al., 2010).

Zu beachten ist, dass sich die Bestände der Pinguine in verschiedenen Teilen der Antarktis durchaus unterschiedlich entwickeln. An den Ausläufern der Antarktischen Halbinsel im Gebiet der Insel Signy etwa nehmen nicht nur die Bestände des Adeliepinguins, sondern auch der Zügelpinguine ab. Die Zahl der Eselspinguine hingegen wächst (Massom et al., 2010). Diese Entwicklung wird auf periodische Wärmeeinbrüche zurückgeführt, die zur Abnahme des Meereises und damit der Nahrung führen. Noch sind die Zusammenhänge nicht ganz verstanden. Zudem ist offen, ob sich die Pinguinarten und insbesondere der Adeliepinguin an die veränderten Bedingungen anpassen können. Manche Experten geben zu bedenken, dass Populationsveränderungen bei Adeliepinguinen auch auf natürliche Umweltvariabilitäten zwischen einzelnen Jahren zurückzuführen sein könnten. Dass es also ganz natürlich gute und schlechte Jahre im Hinblick auf Beute und Bruterfolg gibt – ganz unabhängig vom Klima-wandel (IPCC, 2019).

Im Rossmeer auf der anderen Seite des antarktischen Kontinents ist die Lage gänzlich anders. Hier wachsen die Bestände der Adeliepinguine seit Jahren. Als Grund werden hier gute Meereisbedingungen angenommen. Zudem bewegen sich die Windfelder in diesem Gebiet so, dass sich häufig Polynjen, offene Flächen im Eis bilden, in denen die Pinguine jagen können. In der Ostantarktis nimmt die Zahl der Adeliepinguine ebenfalls zu (Massom et al., 2010).

Was die Bestände der Kaiserpinguine betrifft, halten sich Fachleute derzeit mit einer Einschätzung zurück. Neue Erkenntnisse legen nahe, dass die gegenwärtigen Schätzungen der Kaiserpinguinpopulation mit Vorsicht bewertet werden sollten. Man geht davon aus, dass es noch eine ganze Zahl an Brutkolonien gibt, die noch entdeckt oder zumindest verifiziert werden müssen. Trendschätzungen sowie Schlussfolgerungen auf der Grundlage von einzelnen Kolonien werden als kritisch betrachtet (IPCC, 2019).

Herausfordernd ist es bislang auch, die Entwicklung der Bestände jener Robben abzuschätzen, die eng an das Meereis gebunden sind – darunter die Rossrobbe, die Krabbenfresser-Robbe, der Seeleopard oder die Weddellrobbe. Zum einen ist es schwierig, den Einfluss des vom Menschen verursachten Klimawandels von natürlichen Klimaschwankungen zu trennen, die wiederkehrend auftreten. Zum anderen gibt es keine einheitliche globale Schätzung über die Anzahl antarktischer Packeisrobbenarten. Somit fehlt es an Referenzdaten, mit denen man die Veränderungen der Robbenbestände im Zuge des Klimawandels vergleichen könnte. Bislang gibt es lediglich einige regionale Schätzungen (IPCC, 2019).

Ähnlich verhält es sich mit einer Einschätzung der Situation für die Wale. Wie Robben auch werden Wale viele Jahre alt. Zudem legen sie weite Strecken zurück. Das macht es schwer, Veränderungen der Populationen zu erkennen, geschweige denn, dem Klimawandel zuzurechnen. Der Mangel an Daten macht es derzeit fast unmöglich sicher abzuschätzen, wie sich die jüngsten Veränderungen des Meereises auf eis-assoziierte Arten wie etwa den Minkwal, den Blauwal oder den Schwertwal auswirken  (Massom et al., 2010). Darüber hinaus wird erwartet, dass Vögel, die nahe am Meereis leben betroffen sein werden. Die Zahl des Antarktischen Sturmvogels und des Schneesturmvogels könnten abnehmen (IPCC 2019).

Krillabnahme an der Antarktischen Halbinsel

Der Antarktische Krill Euphasia superba ist die bei weitem dominanteste Krillart im Südozean. Schätzungen der gesamten Biomasse sind wegen des großen Verbreitungsgebietes rund um die Antarktis schwierig. Sie reichen von 122 bis 215  Millionen Tonnen. Ältere Schätzungen gehen gar von 379 Millionen Tonnen aus. Der Krill ernährt sich von Mikroalgen und ist seinerseits für Pinguine, Robben und Wale eine wichtige Nahrungsquelle. Erst in jüngerer Zeit haben Fachleute seine enorme Bedeutung für die antarktischen Nährstoffkreisläufe von der Meeresoberfläche bis zum Meeresboden erkannt. Demnach ist der Krill die zentrale Art in der Antarktis, die alle Ebenen des Nahrungsnetzes miteinander verbindet (Cavan et al., 2019).

Die größten Krillbestände gibt es im atlantischen Sektor des Südozeans bis hin zur Antarktischen Halbinsel. Zugleich ist dieser Bereich der Antarktis aber jener, an dem sich der Klimawandel am stärksten bemerkbar macht. Hier schrumpfen das Meer- und Schelfeis sowie die Gletscher am stärksten (IPCC, 2019). Mit den eisfreien Flächen nimmt zwar die Primärproduktion im offenen Wasser zu, von der vor allem jene Meeresorganismen profitieren, die kleine planktische Algenarten fressen. Das Meereis aber schrumpft und mit ihm die Menge der Eisalgen. Das ist bedenklich, weil der Fortpflanzungserfolg des Krills unmittelbar vom Meereis abhängt. Ideal sind für ihn strenge Winter mit ausgeprägtem Meereis, unter dem vor allem die Larven überwintern. Im Frühling folgt dann eine starke Eisalgenblüte, die von energiereichen Kieselalgen dominiert wird. Unter diesen Bedingungen kann bis zum Sommer eine starke neue Krillgeneration heranreifen. Ein langjähriger Rückgang des Meereises mit einem Trend zu kleineren Phytoplanktonarten führt folglich zum Schrumpfen der Krillbestände. Wie sich die Krillbestände in der gesamten Antarktis und vor allem an der Antarktischen Halbinsel in den kommenden Jahren verändern werden, ist Gegenstand der aktuellen wissenschaftlichen Diskussion. Die Einschätzung der Situation wird dadurch erschwert, dass es regelmäßige natürliche Klimaschwankungen im Rhythmus mehrerer Jahre oder gar Jahrzehnte gibt, die sich mit den Effekten des menschengemachten Klimawandels überlagern. Nicht in allen wissenschaftlichen Studien lassen sich die Bestandsentwicklungen des Krills eindeutig dem anthropogenen Klimawandel zuordnen. Für den Südwestatlantik aber gibt es starke Hinweise darauf, dass die Krillbestände mit dem schwindenden Eis abnehmen. Das ist fatal, weil hier die bedeutenden Laich- und Aufzuchtgebiete des Krills liegen. Offensichtlich ziehen sich die Tiere in ungünstigen Wintern weiter Richtung Süden in die verbleibenden Meereisgebiete zurück. Sollte die Krillbiomasse in den kommenden Jahren tatsächlich deutlich abnehmen, dann würde das auch die Populationen der Pinguine, Robben und Wale beeinflussen (Lannuzel et al., 2020).

Da die großen Krillbestände enorme Mengen an Algen vertilgen, tragen sie stark zum Nährstoffumsatz im Meer bei. Von Bedeutung sind insbesondere ihre bis zu einem Zentimeter langen Kotpilllen, die Nährstoffe und Kohlenstoff aus den Oberflächengewässern zum Meeresboden transportieren. Da diese Partikel fest und dicht sind, sinken sie schnell ab, sodass sie während des Absinkens kaum von Bakterien abgebaut werden. Da Krill und Krilllarven zudem vertikale Wanderungen im Tagesverlauf unternehmen, werden viele Kotpartikel in größerer Tiefe freigesetzt, was den Transport bis zum Meeresboden beschleunigt. Doch nicht nur über die Kotpartikel trägt der Krill zum Stoffumsatz bei. Hinzu kommen in großer Zahl Hautpanzer, die die Tiere etwa alle 14 Tage bei der Häutung abstreifen. Auch diese liefern in Summe sehr große Mengen an Nährstoffen in die Tiefe. Auch nahe der Oberfläche trägt der Krill zum Nährstoffrecyling bei. So setzt er während des Fressens von Algen Stickstoffverbindungen und andere Substanzen frei, die nun erneut den Pflanzen als Nährstoff zur Verfügung stehen (Cavan et al., 2019). Alles in allem ist der Krill damit ein zentrales Element der Nährstoffkreisläufe in der Antarktis. Experten befürchten, dass diese empfindlich gestört werden könnten, wenn die Krillbestände durch den Klimawandel und das schwindende Meereis tatsächlich großräumig schrumpfen sollten.

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.
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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.