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On the edge: The influence of multiple stressors on thermal tolerance in poleward edge populations in a climate change era

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Studie über polwärts gerichtete Wanderung erklärt Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen

Die Auswirkungen von klimatischen Stressfaktoren auf Miesmuscheln tragen zum Verständnis der globalen Erwärmung bei und erhöhen die Genauigkeit von Klimavorhersagen.

Klimawandel und Umwelt icon Klimawandel und Umwelt

Die Welt erwärmt sich, und viele Organismen wandern auf der Suche nach einem kühleren Zufluchtsort polwärts. Diese Wanderung vollzieht sich mit einer Geschwindigkeit von 50-70 km pro Jahrzehnt. Die Arktis erwärmt sich jedoch dreimal so schnell wie der globale Durchschnitt, und Arten, die sich am Rande ihrer polwärts gerichteten Wanderung befinden, sehen sich mit zahlreichen neuen Stressfaktoren konfrontiert, die durch den Klimawandel verursacht werden. Das EU-finanzierte Projekt EdgeStress erforschte dieses Phänomen im Zusammenhang mit Gezeitenökosystemen der hohen Breiten in Westgrönland. Die Forschungsarbeit wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützt.

Mehrere neue klimatische Stressfaktoren

Alle Organismen verfügen über einen Temperaturbereich, in dem sie überleben können. Wenn die Temperaturen tödlich werden, müssen die Arten sich ein anderes Habitat suchen. Die Erwärmung stellt eine Belastung für die arktischen Arten dar und führt dazu, dass gebietsfremde boreale Arten in die arktischen Regionen vordringen. Außerdem führen steigende Temperaturen zum Abschmelzen des Meereises und damit zu einer Abkühlung der Ozeane. Das bedeutet eine zusätzliche Belastung für die Organismen in der aquatischen Umwelt. Aber die höheren Temperaturen und die Auffrischung der Meere bilden nicht die einzigen Stressfaktoren. Die Versauerung der Ozeane wirkt sich ebenfalls auf Organismen aus. EdgeStress konzentrierte sich auf die detaillierte Beobachtung der Zielumgebung, um die Auswirkungen verschiedener Stressfaktoren auf Miesmuscheln zu analysieren.

Einblicke aus Feldversuchen

Nach einem zweijährigen Aufenthalt an der University of British Columbia, wo er mit Fachleuten für Küstenökologie zusammenarbeitete, führte Jakob Thyrring, Projektkoordinator von EdgeStress, Feldforschung durch, um die Auswirkungen von Stressfaktoren auf die Randverteilung von Muscheln zu untersuchen. Die Feldforschung verzögerte sich aufgrund der COVID-19-Pandemie, wodurch sich Thyrring auf eine eingehende Analyse von Datensätzen zur biologischen Vielfalt konzentrieren konnte. Laut Thyrring „verhalfen mir diese Analysen zur Beschreibung globaler Muster der Artenvielfalt in der Gezeitenzone, die es zuvor noch nie gegeben hat, und schließlich konnten diese Ergebnisse meine experimentelle Arbeit direkt mit beobachteten Mustern in Populationen und Gemeinschaften in Verbindung bringen.“ Zu den Experimenten gehörte die Erfassung von Daten zur Körpertemperatur und zu Reaktionen auf Umgebungen mit unterschiedlichem Salzgehalt und pH-Wert des Meerwassers. Zur Erforschung der Auswirkungen der Versauerung wurden verschiedene Verfahren angewandt, darunter Analysen mittels Kernspinresonanzspektroskopie, Analysen der Säurezusammensetzung und -quantifizierung sowie die Analyse der Fettsäurestruktur der Membran. Physiologische Messungen wurden auf mehreren biologischen Ebenen durchgeführt, einschließlich der Gene, der Proteinexpression und der Reaktionen des gesamten Tieres.

Ergebnisse geben Aufschluss über die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen

Die Projektergebnisse verdeutlichen, dass Miesmuscheln ziemlich widerstandsfähig gegenüber dem Klimawandel sind. Es wurden keine Anzeichen für eine Schädigung der Zellen durch steigende Temperaturen gefunden. Darüber hinaus zeigten die biometrischen Ergebnisse bei Miesmuscheln eine massive Zunahme des Hitzeschockproteins HSPA12, einer schützenden zellulären Reaktion auf Stress. Mehrere Stressfaktoren wirken sich auf Organismen am polwärts gerichteten Rand ihrer Verbreitung aus, und Stressfaktoren können in mehrere Richtungen wirken. Das Vorhandensein von Parasiten beispielsweise scheint eine prophylaktische Wirkung zu haben und die thermische Widerstandsfähigkeit einiger Arten zu erhöhen. Andererseits wiesen manche Arten eine erhöhte Wärmeempfindlichkeit aufgrund von Süßwasserabfluss auf. Die Arktis verändert sich schnell, und es bedarf weiterer Forschung, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die dort lebenden Arten zu beurteilen. So liegen zum Beispiel Hinweise darauf vor, dass schmelzende Eisschilde große Mengen Quecksilber in den Ozean freisetzen. Thyrring plant, die Auswirkungen dieses chemischen Stressfaktors auf die betroffenen Arten zu ermitteln. Feldversuche werden der Wissenschaft helfen, bessere Vorhersagen über die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu treffen und das Verständnis der lokalen Interessengruppen zu verbessern.

Schlüsselbegriffe

EdgeStress, Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen, Miesmuscheln, polwärts gerichtete Wanderung, Klimawandel, klimatische Stressfaktoren, Feldexperimente, biologische Vielfalt

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