Deutsch-israelische Studie zeigt: Kalkschaler passen sich an wärmere Gewässer schneller an.

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Für den Erhalt der Artenvielfalt in Zeiten des Klimawandels ist es wichtig, dass sich einzelne Arten an die veränderten Umweltbedingungen, vor allem an wärmere Temperaturen, anpassen. Entscheidend ist, wie schnell das geschieht. Besonders empfindlich reagiert der Lebensraum Korallenriff. Viele seiner Bewohner leben in Gemeinschaft mit Algen. Steigt die Temperatur, verlieren Korallen ihre Algen, sie bleichen aus. Ein deutsch-israelisches Team hat jetzt in einer Feld- und Laboruntersuchung nachgewiesen, dass einige winzige Meerestiere, die Foraminiferen, unter extrem warmen Bedingungen überleben können, ohne ihre Algen zu verlieren. Ihre Studienergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter der Federführung von Dr. Christiane Schmidt vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen jetzt in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Das Mittelmeer gilt als Modellregion für Forschende. Hier untersuchen sie, wie sich der Klimawandel auf Küstenökosysteme auswirkt. Laut Prognosen und Beobachtungen erwärmt sich das östliche Mittelmeer besonders schnell. Arten, die sich in dieser Region nicht anpassen können, müssen in kühlere Gebiete im Westen abwandern – oder sie sterben aus.

In ihrer Studie haben Dr. Christiane Schmidt und Prof. Dr. Michal Kucera vom MARUM mit ihren Kolleginnen und Kollegen aus Israel winzige Meerestiere von der Küste Israels untersucht. Diese so genannten Foraminiferen leben in Gemeinschaft mit einzelligen Kieselalgen. Die Alge betreibt Photosynthese, versorgt so die Foraminifere mit Nahrung und fördert das Wachstum ihrer Kalkschale. Foraminiferen produzieren Kalziumkarbonat und gelten daher, ebenso wie Korallen, als Ingenieure der Ökosysteme im Meer.

Nahaufnahme durch das Mikroskop der Foraminiferen-Art Pararotalia calcariformata auf ihrem Algensubstrat aus dem Nachsholim Nationalpark (Israel). Die Mikroalgen färben die Foraminifere hellbraun, wenn sie durch die Kalzitschale schimmern. (Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; C. Schmidt)
Nahaufnahme durch das Mikroskop der Foraminiferen-Art Pararotalia calcariformata auf ihrem Algensubstrat aus dem Nachsholim Nationalpark (Israel). Die Mikroalgen färben die Foraminifere hellbraun, wenn sie durch die Kalzitschale schimmern.     (Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; C. Schmidt)

Das deutsch-israelische Team hat dabei von einem gigantischen Experiment profitiert: Seit über fünfundzwanzig Jahren fließt beim Hadera-Kraftwerk Kühlwasser als Abwärme ins Meer. Die Temperatur wird hier auf einem kilometerlangen Abschnitt um das Kraftwerk erwärmt. In diesem Bereich haben die Forschenden eine Foraminiferen-Art gefunden, die auch im Sommer, bei Temperaturen über 36 Grad Celsius, ihre Algengemeinschaft behält. Die Forscherinnen und Forscher haben am MARUM untersucht, ob Foraminiferen dieser Art auch außerhalb des erwärmten Küstenstreifens bei Hadera hitzetolerant sind. „Im Labor konnten wir nachweisen, dass die Algen auch bei 36 Grad Celsius Photosynthese betreiben und die Foraminifere wächst – ein Zeichen dafür, dass die Art diesen Temperaturen dauerhaft trotzen kann“, erklärt Christiane Schmidt. Messgeräte, die das Team an der Küste aufgestellt hat, zeigen, dass die Temperaturen im Meer im Laufe des Jahres auf natürliche Weise die 32 Grad-Marke nicht übersteigen.

Eine Sedimentprobe aus fünf bis sieben Meter Wassertiefe vor dem Hadera-Kraftwerk zeigt ein sehr hohes Vorkommen der hitzetoleranten Art Pararotalia calcariformata. (Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; C. Schmidt)
Eine Sedimentprobe aus fünf bis sieben Meter Wassertiefe vor dem Hadera-Kraftwerk zeigt ein sehr hohes Vorkommen der hitzetoleranten Art Pararotalia calcariformata.
(Foto: MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen; C. Schmidt)

„Das bedeutet, dass die Art besser an Erwärmung angepasst ist als die meisten anderen Meerestiere mit Algengemeinschaften“, resümiert die Bremer Geoökologin. Bei andauernder Erwärmung könnten sie daher den Küstenlebensraum des östlichen Mittelmeers für sich gewinnen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nehmen an, dass die untersuchte Art, die Pararotalia, eine eingewanderte Art ist. Sie vermuten, dass die Hitzetoleranz eine Eigenschaft ist, die aus dem Pazifik mitgeschleppt wurde. „Foraminiferen könnten somit auch woanders die Gewinner des Klimawandels werden“, folgert Michal Kucera.

Christiane Schmidt will die Gründe für die Hitzetoleranz künftig weiter erforschen und der Frage nachgehen, wie sich die Anpassung entwickelt hat. Die Ergebnisse im Feld kombiniert sie dafür mit Laboruntersuchungen. „Dann können wir besser abschätzen, wie Arten des empfindlichen Küstenlebensraums auf den Klimawandel reagieren werden“, ist sie sich sicher.

🔸Veröffentlichung🔸

Christiane Schmidt, Danna Titelboim, Janett Brandt, Barak Herut, Sigal Abramovich, Ahuva Almogi-Labin, Michal Kucera: Extremely heat tolerant photo-symbiosis in a shallow marine benthic foraminifera. Veröffentlicht in: Scientific Reports.
DOI: 10.1038/srep30930

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.