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Window to the future: Understanding and assessing the vulnerability of marine biodiversity to ocean acidification

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Natürliches Labor zeigt, wie sich die Ozeanversauerung auf das Ökosystem Meer auswirkt

Ein europäisches Forschungsteam hat untersucht, wie natürliche CO2-Quellen in Felsenriffen des Mittelmeers wirken, um die Folgen der Ozeanversauerung für die biologische Vielfalt des Meeres besser nachvollziehen zu können.

Klimawandel und Umwelt icon Klimawandel und Umwelt

Ozeanversauerung und Erderwärmung bedrohen weltweit die Existenz des Ökosystems Riff. Beim Phänomen der Ozeanversauerung kommt es durch Aufnahme von CO2-Überschüssen aus menschengemachten Quellen zu einer Veränderung in der chemischen Zusammensetzung des Meerwassers und damit einhergehend zum Sinken des pH-Wertes. Der Ozean nimmt das überschüssige CO2 aus der Atmosphäre auf und übernimmt somit eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Klimas. Man geht davon aus, dass die Ozeanversauerung sich immens auf das Ökosystem Meer auswirken wird, denn Carbonat-Ionen sind ein essenzieller Trägerstoff für die Biomineralisation von Schalen und Skeletten vieler Meeresorganismen, wie Phytoplankton, Korallen oder Fischen. Doch um die ökologischen Folgen der Versauerung für die marine biologische Vielfalt und das Funktionieren des Ökosystems abschätzen zu können, weiß man noch nicht genug über die Reaktion natürlicher versauerter Ökosysteme als Gesamtgemeinschaft.

Anpassungsfähigkeit der Arten

Im EU-finanzierten Projekt Future4Oceans kamen nun Fachleute für Meeresökologie, Genomik, Biogeochemie und Kommunikation aus Europa und Amerika zu einem Konsortium zusammen. „Die Initiative wollte den Verlust der funktionalen biologischen Vielfalt und das Potenzial für eine Anpassung von Korallen an die Versauerung genauer klären. Dazu wurden natürliche CO2-Quellen vor der Küste der italienischen Insel Ischia im Golf von Neapel betrachtet“, sagt die Marie-Skłodowska-Curie-Forschungsstipendiatin Nuria Teixido. Im gesamten Ozean gibt es Stellen, an denen von vulkanischen Quellen am Meeresboden CO2-reiche Wasserblasen aufsteigen, das Meerwasser dort versauern und so die umgebenden Ökosysteme in Mitleidenschaft ziehen. „Diese natürlichen versauerten Ökosysteme sind ein ideales und aussagekräftiges Feldlabor, um Reaktionen der Gesamtgemeinschaft zu untersuchen und um zu testen, wie schnell und in welchem Umfang sich die Arten an Versauerung anpassen“, erklärt Teixido.

Globale Veränderungen lassen sich nachvollziehen

Erstes Ziel des Forschungsteams war, Auswirkungen der Versauerung auf marine Küstenökosysteme und ihre Funktionsfähigkeit herauszuarbeiten. Dabei kamen neue funktionsorientierte Eigenschaftsanalysen zum Einsatz. Als Zweites sollte mithilfe von Next-Generation-Sequencing bestimmt werden, inwiefern die Anpassungen der Steinkoralle Astroides calycularis genutzt werden kann, um Reaktionen auf Versauerung zu messen. An den natürlichen CO2-Quellen setzte Future4Oceans eine neue Methode ein, um die Funktionsvielfalt von Meereslebensgemeinschaften zu analysieren und so die funktionelle Zusammensetzung und Vielfalt mit Versauerung in Zusammenhang setzen zu können. „Nur so lässt sich die Angreifbarkeit von Lebensgemeinschaften auf dem Meeresboden bei derzeitigen und prognostizierten Umweltveränderungen in ihren Grundsätzen klären“, merkt Teixido an.

Verbesserte Prognosen

Mithilfe von Transkriptom-Sequenzierung wurde das erste Gesamttranskriptom für die Koralle A. calycularis erstellt, das eine genetische Differenzierung zwischen lokalen Populationen aufzeigen soll. A. calycularis gehört zu den Korallen der Ordnung Scleractinia im Mittelmeer, die auch als Steinkorallen bezeichnet werden. Diese in warmen Gewässern lebende Art gilt als wichtiges Modellsystem, um die Anpassung an Umweltveränderungen zu untersuchen. Transkriptomanalysen zeigten die genetische Eigenständigkeit der Populationen und eine starke Differenzierung der Genfunktionen. Dies unterstreicht, dass gefährdete Taxa wie Steinkorallen großes Potenzial zur Akklimatisierung und Anpassung an niedrige und variable pH-Werte haben. „Die Ergebnisse aus Future4Oceans werden dazu beitragen, dass bessere Prognosen für die Wirkung des Klimas auf die Ozeane und ihre Ökosysteme sowie ihre für die Menschen so wichtigen Leistungen möglich werden“, betont Teixido. Das Projektteam war außerdem in der Wissenschaftskommunikation und -pädagogik aktiv und hat in Museen und Forschungszentren im Rahmen einer „Wissenschaftswoche“ Filme mit virtueller Realität vorgeführt. Teixido rekapituliert: „Das Publikum konnte diese außergewöhnlichen natürlichen Quellen so hautnah erleben. Die hohe technische Qualität des Films, die Wissenschaft dahinter und die Chance, den Wert der Ozeane vor Augen geführt zu bekommen, kam bei allen sehr gut an.“

Schlüsselbegriffe

Future4Oceans, Ökosystem, Ozeanversauerung, CO2-Quelle, biologische Vielfalt, Astroides calycularis, Steinkorallen, Scleractinia, Transkriptom, Mittelmeer, Meeresboden

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