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Warnsignal Klima: GESUNDHEITSRISIKEN – GEFAHREN FÜR PFLANZEN, TIERE & MENSCHEN

Kap.2 Auswirkungen des Klimawandels auf aquatische und terrestrische Ökosysteme

2.1  Klimawandel und Plankton

Mirco Scharfe, Alexandra C. Kraberg, Karen H. Wiltshire, Maarten Boersma
Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Biologische Anstalt Helgoland


 

Zusammenfassung: Klimawandel und Plankton – Ein besseres Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf die marinen Ökosysteme ist für den Menschen sowohl aus ökologischer wie auch ökonomischer Sicht von herausragender Bedeutung. Die Reaktion von Phyto- und Zooplanktern auf klimatische Veränderungen spielt aufgrund ihrer Funktion als Primär- und Sekundärproduzenten im marinen Nahrungsnetz eine zentrale Rolle in diesem Prozess. Die Erwärmung der oberflächennahen Schichten in Ozeanen und Randmeeren hat ökologische Veränderungen in Form von Verschiebungen in den biogeographischen und zeitlichen Verteilungsmustern von planktischen Organismen zur Folge. Indirekte Temperatureffekte können u.a. aus einer verstärkten Stratifizierung, welche den vertikalen Austausch von Nährstoffen und damit ihre Verfügbarkeit für das Phytoplankton in der euphotischen Zone reduziert, resultieren. Unterschiede in der phänologischen Reaktion von Phyto- und Zooplanktern hinsichtlich gestiegener Wassertemperaturen können zur innerjährlichen Entkopplung funktionaler Verbindungen zwischen beiden Gruppen führen, mit Folgen auch für die Nahrungsverfügbarkeit und -qualität von Fischen. Der Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration (CO2) führt zu einer Senkung des pH-Wertes im Meer und dadurch zu Veränderungen der chemischen Zusammensetzung des Meerwassers. Eine Abnahme des pH-Wertes hat u.a. potenziell negative Implikationen für kalzifizierende, planktische Organismen. Klimatische Effekte auf marine Ökosysteme können sich lokal und regional unterschiedlich manifestieren und, etwa in Küstenregionen, durch anthropogene Einflüsse (z.B. Nährstoffeinträge) überlagert werden. Biologisch-physikalische gekoppelte Modelle können einen Beitrag liefern, die Auswirkungen klimatischer Änderungen auf marine Ökosysteme besser zu verstehen und potentielle, zukünftige Entwicklungen abzuschätzen.

Summary: Climate change and plankton – From an ecologic and economic perspective a better understanding of the effects of climate change on marine ecosystems is of fundamental importance for humankind. Planktonic organisms play a key role in this process by its function as primary and secondary producers in marine ecosystems. Warming of the near surface layers in oceans and adjacent seas has led to ecological changes in terms of shifts in the geographical and temporal distribution patterns of many planktonic organisms. Indirect warming effects can result from a more stable stratification of the water column by a reduction of the vertical exchange, which affects the nutrient availability of the phytoplankton in the euphotic zone. Variations in the phenological response of different phytoplankton and zooplankton species to changing water temperatures could lead to a de-coupling of functional relationships between both groups. Such effects can propagate to higher trophic levels (e.g. fish) by changing the temporal availability and quality of food. Rising atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration causes ocean acidification and shifts in seawater carbonate chemistry. Lowering of pH has, amongst others, potentially adverse effects on calcifying, shell-forming planktonic organisms. The manifestation of climate effects in marine ecosystems can vary on a local and regional scale and can be masked, for example, in coastal regions by the impact of additional factors (e.g. anthropogenic nutrient inputs). Analysing marine ecosystem responses to global climate change using biological-physical coupled models is a challenging task which can provide valuable insights into future ecological changes in oceans and adjacent seas.

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