Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

27.11.2018, Dachverband Deutscher Avifaunisten
Tausende seltene Schreiadler sterben im Libanon
5000 Schreiadler werden in jedem Jahr auf dem Weg in ihre Winterquartiere allein im Libanon von Wilderern getötet. Diese schockierende Schätzung ist das Ergebnis einer gemeinsamen Recherche des Komitees gegen den Vogelmord und des Journals Der Falke. Die Schätzung beruht auf der Auswertung und Zusammenführung zahlreicher Indizien. Vogelschützer legen damit erstmals eine konkrete Schätzung zum Ausmaß der Verfolgung von Deutschlands bedrohtestem Adler vor.
Funde geschossener und angeschossener Adler, Augenzeugenberichte, Daten beringter und besenderter Vögel, Trophäenfotos in sozialen Netzwerken und Statistiken von Pflegestationen für verletzte Vögel gingen in die Auswertung ebenso ein wie eine Analyse der Zugintensität- und dichte von Schreiadlern in der Region. „An Tagen mit starkem Durchzug kann es bereits an einem einzigen Konzentrationspunkt zum Abschuss von hunderten Adlern kommen“, sagt Co-Autor Axel Hirschfeld vom Komitee gegen den Vogelmord, der bereits mehrere Recherchereisen an die Brennpunkte der Greifvogelverfolgung im Libanon unternommen hat. „Besonders tragisch für Schreiadler ist, dass genau dort, wo die meisten Adler in einem sehr schmalen Korridor entlang ziehen, Tausende Jäger auf die Vögel warten. Ein Abschuss von Schreiadlern in dieser Größenordnung kann angesichts einer geschätzten Gesamtpopulation von etwa 30.000 Paaren nicht ohne Folgen für den Bestand der ganzen Art bleiben“, sagt Falke-Autor Thomas Krumenacker, der die Zugwege der seltenen Greifvögel über dem Nahen Osten analysiert hat.
Die Autoren fordern einen stärkeren politischen Druck auch aus der Europäischen Union auf die Regierung im Libanon. „Denn in zahlreichen Ländern der EU werden mit erheblichen Summen Maßnahmen zum Erhalt der Art unterstützt. Diese verpuffen buchstäblich im Pulverdampf der Vogeljäger“, kritisieren Hirschfeld und Krumenacker.
In Deutschland brüten nur noch etwas mehr als 100 Paare des kleinsten heimischen Adlers verteilt auf die Bundesländer Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern. „Jeder abgeschossene Adler versetzt den Bemühungen zur Rettung der in Deutschland hochgradig vom Aussterben bedrohten Art einen herben Rückschlag“, warnen die Autoren. Ihre Recherche erscheint in der Dezember-Ausgabe des Journals Der Falke.

27.11.2018, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Was Froschzungen klebrig macht
Forschungsteam aus den USA, Dänemark und Kiel untersucht die chemischen Haftmechanismen von Froschzungen
Frösche schnappen ihre Beute mithilfe von klebrigem Schleim auf ihren Zungen. Diese Haftwirkung hat der Schleim aber nicht dauerhaft. Bisher vermuteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass er auf Druck reagiert und die Haftwirkung erst durch das Einziehen der Zunge einsetzt. Diesen Ablauf konnte ein Forschungsteam der Universitäten Oregon (USA), Aarhus (Dänemark) und Kiel jetzt nachweisen: Sie entwickelten neue Techniken, um die chemischen Mechanismen zu untersuchen, die auf der Oberfläche von Froschzungen ablaufen. Ihre Beobachtungen zeigen, dass der Schleim winzige Fasern ausbildet, sobald er Beutetiere berührt. Durch die Kontraktion der Zunge ordnet sich die chemische Proteinstruktur des Schleims neu an, wodurch er klebrig wird. Das Verständnis solcher physikalisch-chemischen Mechanismen könnte in die Entwicklung neuer Materialien einfließen, die sich biologische Wirkungsweisen zunutze machen. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Biointerphases.
„In unserer Studie haben wir Abdrücke einer Froschzunge chemisch analysiert. Dafür haben wir die äußeren vier bis fünf Nanometer der Oberfläche näher untersucht, denn hier laufen die entscheidenden Prozesse ab“, sagt Co-Autor Dr. Joe E. Baio von der Oregon State University, dessen Gruppe an der Entwicklung der neuen Technik beteiligt war. Die sogenannte Röntgen-Nahkanten-Absorptions-Spektroskopie (engl. near-edge x-ray absorption fine structure, NEXAFS) erfasst mithilfe von Röntgenstrahlung die Häufigkeit sowie die räumliche Lage von Atomen oder Molekülen auf einer Oberfläche. In Kombination mit Methoden der sogenannten Summenfrequenzspektroskopie ist es möglich, Oberflächen mittels Laserstrahlen zu untersuchen. So war das Team in der Lage, die chemischen Prozesse zu analysieren, die an der Oberfläche des Schleims ablaufen.
Die Idee sowie die biologischen Proben für diese Studie kamen von der Forschungsgruppe um Professor Stanislav Gorb vom Zoologischen Institut der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). Dafür setzten sie Hornfrösche vor eine Glasscheibe, hinter der sich Beutetiere befanden. Beim Versuch, mit ihren Zungen die Beute zu fangen, stießen die Frösche an die Glasscheibe. Die hier hinterlassenen Abdrücke der Zungen konnten so gesammelt werden. „Anschließend haben wir diese Abdrücke chemisch analysiert. So konnten wir erstmals die physikalisch-chemischen Prozesse auf Froschzungen erklären und beweisen, dass der Schleim auf Druck reagiert“, so Gorb.
Das Forschungsteam fand heraus, dass sich die zuvor wahllos positionierten Moleküle des Froschzungenschleims beim Zurückziehen der Zunge systematisch in winzigen Fasern, sogenannten Fibrillen, anordnen. Hydrophobe, wasserabweisende, Molekülgruppen richteten sich an der Glasoberfläche aus. Hydrophile, wasseranziehende Gruppen, ordneten sich am Schleim aus. „Diese physikalische Einwirkung durch das Zurückziehen der Zunge ändert die chemische Struktur des Schleims. So wird die Zunge klebrig“, so Baio.
In einem nächsten Schritt will das Forschungsteam die Interaktionen zwischen Schleimmolekülen und Substraten mit unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften charakterisieren.
Originalpublikation:
„The Surface Chemistry of the Frog Sticky-Tongue Mechanism,” by J. E. Fowler, Thomas Kleinteich, Johannes Franz, Cherno Jaye, Daniel A. Fischer, Stanislav Gorb, Tobias Weidner and Joe E. Baio, Biointerphases (2018). https://doi.org/10.1116/1.5052651

27.11.2018, Ruhr-Universität Bochum
Wie Wasserflöhe ihre Fressfeinde detektieren
Wasserflöhe der Gattung Daphnia erkennen über chemische Substanzen, ob ihre Fressfeinde, die Büschelmückenlarven, in der Nähe jagen. Falls ja, bilden sie Verteidigungen aus, die sie schwerer fressbar machen. Die Signalmoleküle, die diese Erkennung ermöglichen, haben Biologen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der University of Birmingham nun identifiziert. Es handelt sich um einen Cocktail von Substanzen, der bei der Verdauung der Büschelmückenlarven entsteht. In der Zeitschrift „Nature Chemical Biology“ vom 14. November 2018 berichten die Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse.
Für die Studie kooperierte das Team um Dr. Linda Weiss und Prof. Dr. Ralph Tollrian vom Bochumer Lehrstuhl für Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere mit dem Bochumer Lehrstuhl für Anorganische Chemie I von Prof. Dr. Nils-Metzler-Nolte, dem Duisburg-Essener Lehrstuhl für Angewandte Analytische Chemie von Prof. Dr. Oliver Schmitz sowie Dr. Ulf Sommer von der University of Birmingham.
Dornen und Fortsätze gegen die Fressfeinde
Daphnien können Nackenzähne, also dornenartige Auswüchse in der Nackenregion, oder Fortsätze an ihrem Panzer ausbilden, die es der Büschelmückenlarve, auch Chaoborus genannt, schwerer machen, sie zu fressen. Diese Verteidigungen bilden die Daphnien aber nur, wenn sich der Fressfeind wirklich in der Nähe befindet. „Warum die Räuber ihre Anwesenheit über chemische Stoffe verraten, obwohl das eigentlich ein Nachteil für sie ist, war lange Zeit ein Rätsel“, sagt Linda Weiss.
„Schon vor 40 Jahren haben Forscher versucht, die Stoffe zu identifizieren, mit denen die Räuber ihre Anwesenheit preisgeben“, beschreibt Ralph Tollrian, Leiter des Lehrstuhls für Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere, der sich bereits in seiner Promotion mit diesem Thema beschäftigte. Doch erst moderne Methoden wie die hochauflösende Massenspektrometrie erlaubten, das Rätsel zu lösen.
Signalstoffe entstehen bei der Verdauung
Gemeinsam mit ihren Kollegen fanden Weiss und Tollrian heraus, dass die Büschelmückenlarven mindestens fünf verschiedene Substanzen ins Wasser absondern, die die Daphnien erkennen können. Die Stoffe spielen eine wichtige Rolle bei der Nahrungsaufnahme der Larven, sie werden nämlich abgegeben, wenn der Räuber die unverdaulichen Bestandteile wieder ausspuckt. „Das erklärt, warum die Abgabe der Signalstoffe nicht gestoppt werden kann“, sagt Tollrian. „Der Vorteil, den die Larven durch die Substanzen bei der Verdauung haben, ist größer als der Nachteil dadurch, dass sie damit ihre Anwesenheit verraten.“
Räuberstoffe künstlich hergestellt
Die Forscher stellten die Räuberstoffe auch künstlich im Labor her, um ihre Wirkung zu verifizieren. Sie gaben die Substanzen zu in Kultur lebenden Daphnien und analysierten, wie stark diese Verteidigungen ausbildeten. Die Daphnien reagierten auf die künstlich hergestellten Substanzen genauso, als wenn Büschelmückenlarven in der Nähe wären.
In weiteren Studien wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun klären, mit welchen Rezeptoren Daphnien die Signalmoleküle erkennen, und den genauen Weg der Signalübertragung entschlüsseln.
Originalpublikation:
Linda C. Weiss et al.: Identification of Chaoborus kairomone chemicals that induce defences in Daphnia, in: Nature Chemical Biology, 2018, DOI: 10.1038/s41589-018-0164-7

28.11.2018, Dachverband deutscher Avifaunisten
Neue Daten zeigen: Kiebitz im Sinkflug – ehemals häufiger Wiesenvogel hat um 88 Prozent abgenommen
Noch vor etwa 30 Jahren sah und hörte man den Kiebitz fast überall auf Deutschlands Feldern. Doch neue Daten zeigen: Seit 1992 ist der Bestand dieser Charakterart unserer Agrarlandschaft um 88 Prozent eingebrochen, wie der Dachverband Deutscher Avifaunisten (DDA) mitteilte.
„Dem Kiebitz geht es noch deutlich schlechter als bislang befürchtet. Er teilt sein Schicksal mit Feldlerche, Rebhuhn und Co., deren Populationen sich ebenfalls in rasantem Sinkflug befinden“, sagte Christoph Sudfeldt, Geschäftsführer des DDA anlässlich einer Veranstaltung zur künftigen EU-Agrarpolitik in der Landesvertretung Schleswig-Holsteins in Berlin.
Gemeinsam diskutierten der NABU, die Staatssekretärin im schleswig-holsteinischen Landwirtschafts- und Umweltministerium Anke Erdmann sowie Vertreterinnen und Vertreter des Bundeslandwirtschaftsministeriums und des Deutschen Bauernverbands, wie die EU-Agrarpolitik umgestaltet werden muss, um den massiven Artenverlust auf Wiesen und Feldern zu stoppen. Derzeit laufen in Brüssel die Verhandlungen zu dem mit Abstand größten Posten des EU-Haushalts. Rund 60 Milliarden Euro vergibt die EU jedes Jahr an Agrarsubventionen, 114 Euro fließen pro EU-Bürger an Steuergeldern in den Agrarhaushalt. Bislang werden diese Gelder fast ausschließlich nach Flächenbesitz vergeben – ungeachtet dessen, ob auf den Wiesen und Feldern umweltverträglich gearbeitet wird oder nicht.
Fünf Jahre lang erprobte der NABU gemeinsam mit Landwirten, wie Kiebitze besser geschützt werden können. Als besonders erfolgreich erwiesen sich „Kiebitzinseln“. Diese kurzzeitigen Brachen innerhalb von Äckern ermöglichten es den Tieren und vielen weiteren bedrohten Vogelarten erfolgreich zu brüten. Auch das Markieren von Nestern trug dazu bei, die Vögel bei der Feldbearbeitung erfolgreich zu umfahren. Im Grünland rät der NABU zudem dazu, Flächen zu vernässen. Das Projekt wurde im Rahmen des Bundesprogramms Biologische Vielfalt umgesetzt.
„Für den Schutz von Wiesenvögeln gibt es viele funktionierende Ansätze. Doch die besten Maßnahmen nützen nichts, wenn sie nicht auch entsprechend finanziert und umgesetzt werden. Die EU-Agrarpolitik muss jetzt grundlegend naturverträglicher werden. Sie muss Landwirte für ihren Schutz von Umwelt, Natur, Klima und Biodiversität besser entlohnen. Andernfalls droht der Kiebitz hierzulande bald auszusterben“, mahnte NABU-Präsident Olaf Tschimpke. Er forderte, im künftigen EU-Haushalt 15 Milliarden Euro für jene Landwirte zu reservieren, die Naturschutzmaßnahmen umsetzen. Aus diesem Fonds könnten etwa die erfolgreich erprobten Kiebitzinseln finanziert werden.
Zudem müssten künftig die Naturschutzverwaltungen bei der Ausgestaltung der Naturschutzförderung federführend sein. Nur so würden Steuergelder optimal für die Natur eingesetzt, sagte der NABU-Präsident. Zugleich müssten umweltschädliche Subventionen abgeschafft und klare, EU-weite Umweltstandards definiert werden, um den nachhaltigen Umbau der Landwirtschaft zu ermöglichen. Andernfalls drohten künftig milliardenschwere Blankoschecks an die Mitgliedstaaten verteilt zu werden – und damit ein Rennen um die niedrigsten Umweltstandards.
„Der markante Ruf des Kiebitzes ist auch bei uns in Schleswig-Holstein leider viel zu selten zu hören. Unser Ziel ist es, die Voraussetzungen für eine gesunde Kiebitzpopulation zu verbessern und die Zahl der Tiere nicht nur in den Schutzgebieten, sondern auch auf unseren Wiesen und Feldern zu vergrößern. Dazu müssen wir die gemeinsam mit Landwirtinnen und Landwirten sowie den Naturschutzverbänden entwickelten Schutzmaßnahmen weiter intensivieren und vorantreiben und so einen wichtigen Beitrag für die Artenvielfalt im Norden leisten“, ergänzte Anke Erdmann, Staatssekretärin im schleswig-holsteinischen Landwirtschafts- und Umweltministerium.

28.11.2018, Universität Osnabrück
Düngen führt zum Schmetterlingssterben – Hohe Stickstoffkonzentration in der Wirtspflanze
Die Düngung von Pflanzen führt zum Schmetterlingssterben: Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, an der apl. Prof. Dr. Thomas Fartmann von der Universität Osnabrück beteiligt war und die jetzt in der Fachzeitschrift Oecologia veröffentlicht wurde.
Gemeinsam mit seinen Co-Autoren Susanne Kunze von der Universität Bayreuth und PD Dr. Thilo Heinken von der Universität Postdam hat Fartmann darin erstmals belegt, dass die aktuellen Düngeraten in der Landwirtschaft den physiologischen Toleranzbereich der meisten Schmetterlingsarten überschreiten. Somit trägt die Düngung direkt zum flächendeckenden Rückgang vieler Schmetterlingsarten bei.
Die landwirtschaftliche Intensivierung gilt als die Hauptursache für das Verschwinden vieler Schmetterlingsarten in West- und Mitteleuropa. Der Rückgang der Artenvielfalt wurde dabei häufig mit dem zunehmend schwindenden Lebensraum in Verbindung gebracht, wohingegen Veränderungen der Wirtspflanzenqualität bisher weitestgehend unberücksichtigt blieben. Die Ergebnisse die Studie zeigen jedoch, dass zu hohe Stickstoffkonzentrationen in den Wirtspflanzen zu einer stark erhöhten Sterberate bei Schmetterlingsraupen führen.
Um den Einfluss der Düngung zu untersuchen, wurden die Überlebensraten der Raupen von sechs weit verbreiteten Tag- und Nachtfalterarten unter verschiedenen Düngeszenarien dokumentiert. Die Stickstoffgaben entsprachen dabei den in der mitteleuropäischen Landwirtschaft aktuell üblichen Düngemengen. „Die Düngung hat dabei zu einer Zunahme des Stickstoffgehalts in den Wirtspflanzen und gleichzeitig zu einer deutlich erhöhten Mortalitätsrate der Schmetterlingsraupen aller Modellarten geführt“, erklärt Fartmann, der an der Universität Osnabrück die Abteilung für Biodiversität und Landschaftsökologie leitet. Demnach ist anzunehmen, dass die Düngung und der damit erhöhte Stickstoffgehalt in den Pflanzen, dass Schmetterlingssterben direkt beeinflusst.
Originalpublikation:
Kurze, S., Heinken, T. & T. Fartmann (2018): Nitrogen enrichment in host plants increases the mortality of common Lepidoptera species. Oecologia 188: 1227–1237. doi: 10.1007/s00442-018-4266-4

28.11.2018, Max-Planck-Institut für Ornithologie
Kohlmeisen entgiften auf Kosten der Lebensdauer
Manchmal stehen Fortpflanzung und Überleben im Widerspruch zueinander. Ein Grund für dieses Dilemma könnten sogenannte freie Radikale sein. Wenn Kohlmeisen-Männchen während der Brutzeit höhere Energiekosten haben, entstehen in ihrem Körper mehr dieser reaktionsfreudigen und daher schädlichen Moleküle. Wissenschaftlerinnen vom Max-Planck-Institut für Ornithologie haben herausgefunden, dass sie diese Kosten auch durch Gewichtsverlust und höhere Stresshormonwerte im Blut wettmachen, ohne Nachteile für ihren Nachwuchs und ihr eigenes Überleben. Ein Teil der Vögel neutralisiert die freien Radikale durch ein Enzym, das Zellschäden vorbeugt. Diese Tiere überleben häufiger nicht den nächsten Winter.
Die Aufzucht von Nachwuchs verlangt Eltern einiges an Ressourcen und Energie ab und kann sich daher auf ihre Überlebenswahrscheinlichkeit auswirken. Die zugrundeliegenden Prozesse, die zwischen Investition in die Fortpflanzung und Überleben vermitteln, sind jedoch noch unklar. Wissenschaftlerinnen des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in Seewiesen haben nun zwei potentiell vermittelnde physiologische Systeme untersucht: Zum einen Stresshormone, die kurzfristige Energieressourcen im Körper mobilisieren können, um eine erhöhte Stoffwechseltätigkeit zu unterstützen. Zum anderen das sogenannte Redoxsystem, das eine hohe Konzentrationen von freien Radikalen im Blut ausgleicht, die oxidativen Stress verursachen können: Erhöhte Stoffwechselraten führen zu einer vermehrten Produktion eines Enzyms namens GPx, das intrazelluläres Wasserstoffperoxid unschädlich machen und so Zellschäden verhindern kann.
In ihrer Studie haben Stefania Casagrande und Michaela Hau vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen das Arbeitspensum einiger Kohlmeisen-Männchen während der Jungenaufzucht erhöht, indem sie ihnen je drei Federn pro Flügel verkürzten. Der Eingriff erhöht die Anforderungen an den Stoffwechsel in etwa wie die Mauser. Nach drei Wochen waren die Federn wieder vollständig nachgewachsen.
Die Kohlmeisen-Väter flogen trotz gekürzter Federn nicht weniger oft zum Nest mit ihren Nachkommen. Tatsächlich konnten den Ergebnissen der Wissenschaftlerinnen zufolge die Männchen die erhöhten Stoffwechselanforderungen so gut ausgleichen, dass sie sich nicht negativ auf ihre Nachkommen oder auf ihr eigenes Überleben während der Jungenaufzucht auswirken. Fünf Tage nach der Behandlung hatten die Männchen mit gekürzten Federn im Vergleich zu den unbehandelten Männchen jedoch drei Prozent ihres Körpergewichts verloren. Außerdem hatten die meisten von ihnen höhere Werte an Stresshormonen und des Enzyms GPx im Blut. “Der Gewichtsverlust ist wahrscheinlich eine Antwort des Körpers auf die erhöhte Konzentration an Stresshormonen”, erklärt Erstautorin Stefania Casagrande. “Er hat keinen Effekt auf den Bruterfolg oder auf die Überlebenswahrscheinlichkeit der Männchen.
Die Männchen jedoch, die vermehrt das Enzym GPx produzieren, überleben seltener den nächsten Winter. “Bei Männchen mit gekürzten Federn haben wir oft eine erhöhte Konzentration des Enzyms gefunden, aber auch bei unbehandelten Vögeln kommt so eine Höherregulierung der Konzentration natürlicherweise vor”, sagt Casagrande. Es scheint also kostspielig zu sein, freie Radikale im Körper abzuwehren. “Männliche Kohlmeisen haben unterschiedliche Mittel, mit den Herausforderungen der Fortpflanzung umzugehen, aber die „Detox“-Strategie hat unter Umständen Auswirkungen auf die Lebensdauer“, fasst Forschungsgruppenleiterin Michaela Hau zusammen.
Originalpublikation:
Casagrande Stefania & Hau Michaela 2018. Enzymatic antioxidants but not baseline glucocorticoids mediate the reproduction–survival trade-off in a wild bird. Proceedings of the Royal Society B, veröffentlicht am 28. November 2018 (http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2018.2141)

28.11.2018, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
Klimaflüchtling Kabeljau
Hohe Wahrscheinlichkeit für Verlust von Laichgebieten bei mehr als 1,5 Grad Erwärmung
Aktuelle Untersuchungen von AWI-Forschern zeigen, dass sich die Überlebenschancen für den Nachwuchs wichtiger Fischarten im Nordatlantik dramatisch verschlechtern, falls das 1,5°C Ziel des Pariser Klimaabkommens nicht erreicht wird. Bei unverminderter Erwärmung und Versauerung der Meere wären der Kabeljau und sein arktischer Verwandter – der Polardorsch – gezwungen sich neue Lebensräume im Hohen Norden zu suchen. Ihre Bestände könnten schrumpfen. Betroffen wären nicht nur die Kabeljaufischer in Norwegen, Island oder Russland, sondern auch arktische Robben, Seevögel und Wale, für die der Polardorsch eine essentielle Nahrungsquelle darstellt. Die Ergebnisse der Studie zeigen allerdings auch, dass eine stringente Klimapolitik die schlimmsten Folgen für Tier und Mensch verhindern könnte.
Es gibt Fische, die es ausgesprochen kühl lieben – und die sich nur in kaltem Wasser vermehren können. Der Kabeljau gehört dazu, ein bekannter und beliebter Speisefisch. Noch stärker an die Kälte angepasst ist der Polardorsch, der in der Arktis in großen Schwärmen unter dem Meereis überwintert. Der Polardorsch laicht bei Wassertemperaturen zwischen 0 und 1,5 Grad Celsius, weil sich die befruchteten Eier beziehungsweise Embryonen bei dieser Temperatur am besten entwickeln können. Der Kabeljau wiederum laicht bei 3 bis 7 Grad. Das ist aus menschlicher Perspektive ausgesprochen kalt. Die AWI-Forscher Flemming Dahlke und Dr. Daniela Storch sind davon überzeugt, dass diese Abhängigkeit von kaltem Wasser beiden Fischarten zum Verhängnis werden könnte. Denn mit dem Klimawandel werden sich vor allem die nordatlantischen und arktischen Meeresgebiete stark erwärmen, wenn es der Menschheit nicht gelingt, den Ausstoß vom Treibhausgas Kohlendioxid massiv einzuschränken. Hinzu kommt das Problem der Ozeanversauerung, denn je mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt, desto mehr Kohlendioxid löst sich im Meer. Kohlendioxid verbindet sich mit Wasser zur Kohlensäure, die bei ihrem Zerfall dann das Meer versauert. „Damit werden Kabeljau und Polardorsch künftig doppelt gestresst: Ihr Lebensraum wird wärmer und saurer zugleich“, sagt der Meeresökologe Flemming Dahlke.
Als erste Forscher weltweit haben er und Projektleiterin Dr. Daniela Storch jetzt in aufwendigen Experimenten untersucht, wie sich eine gleichzeitige Versauerung und Erwärmung auf die Eier der beiden Arten auswirken wird. Die beiden AWI-Forscher konzentrierten sich besonders auf die Entwicklung der Embryonen bis zum Schlüpfen der nur wenige Millimeter großen Larven. In dieser Entwicklungsphase ist der Nachwuchs besonders empfindlich gegenüber Umweltbedingungen, wie sie sich mit dem Klimawandel einstellen könnten. Entsprechend ernüchternd sind die Ergebnisse: Bei beiden Fischarten führt bereits eine geringe Erhöhung der Temperatur zum Absterben der Eier. „Wie sich zeigt, reagieren die Embryonen vor allem in einer frühen Phase ihrer Entwicklung empfindlich“, sagt Flemming Dahlke. Wie die Experimente verdeutlichen, verschlimmert sich die Situation noch, wenn das Wasser versauert: Die Zahl der sterbenden Embryonen steigt um weitere 20 bis 30 Prozent bei pH 7,7, selbst bei optimalen Temperaturen.
Die Arbeit der AWI-Forscher ist auch deshalb einzigartig, weil sie die Erkenntnisse aus dem Labor mit etablierten Klimamodellen verknüpft haben. Die Klimamodelle sagen voraus, wie stark sich die Temperaturen in verschiedenen Meeresgebieten künftig mit dem Klimawandel verändern werden und wie sehr diese versauern. Aus ihren Experimenten können die beiden Forscher jetzt genau ableiten, in welchen Gebieten sich Kabeljau und Polardorsch künftig nicht mehr erfolgreich vermehren können. Erkennbar ist auch, dass sich die Bestände der Fische künftig verschieben könnten, weil die Elterntiere neue Laichgebiete aufsuchen müssen, in denen die Eier beziehungsweise Embryonen noch gute Bedingungen für eine erfolgreiche Entwicklung finden. Dabei betrachten Flemming Dahlke und Daniela Storch drei Klimaszenarien: Das Business-as-usual-Szenario, bei dem der Kohlendioxid-Ausstoß bis zum Ende des Jahrhunderts im Vergleich zu heute nicht wesentlich verringert wird, ein Klimaszenario mit moderater Erwärmung und das sogenannte 1,5-Grad-Ziel des Pariser Klimaschutzabkommens. Demnach darf sich die Erde bis zum Ende dieses Jahrhunderts um höchstens 1,5 Grad erwärmen, wenn man die ärgsten Folgen des Klimawandels vermeiden will. Gemeinsam mit AWI-Klimamodellierer Martin Butzin haben sie interessante Erkenntnisse gewonnen. „Die zeigen für das Business-as-usual-Szenario, dass sich die Bedingungen für den Kabeljau-Nachwuchs gegen Ende dieses Jahrhunderts im Nordatlantik erheblich verschlechtern“, sagt Meeresökologe Flemming Dahlke. „In den Gewässern vor Island und Norwegen werden bis zu 60 Prozent weniger Dorschlarven aus den Eiern schlüpfen.“ Bei mittlerer Erwärmung könnte sich die Situation für die Eier bereits verbessern. Insgesamt jedoch dürfte sich der Kabeljaubestand des Nordatlantik in Arktische Gewässer verschieben, wo die Laichgründe noch ausreichend gute Bedingungen vorweisen. Vor allem die Fischerei könnte das vor Probleme stellen, denn heute ist der Kabeljaubestand in den Gewässern um Island und Norwegen der größte weltweit. Jährlich werden hier rund 800.000 Tonnen Kabeljau mit einem Wert von zwei Milliarden Euro gefangen. Sollte der Bestand einbrechen, wie die Ergebnisse der beiden AWI-Experten andeuten, wären die Verluste immens.
Für den Polardorsch sieht es finsterer aus. Diese Fischart wird sich mit der Erwärmung des Wassers nicht nur beim Business-as-usual-Szenario weiter nach Norden zurückziehen, sondern auch bei einer mittleren Erwärmung. Da der Polardorsch für die Überwinterung auf das Meereis angewiesen ist, bleibt offen, wie sich die Bestände entwickeln, wenn die Meereisfläche mit dem Klimawandel weiter schrumpft. Auch ist unklar, inwieweit der Kabeljau in das Areal des Polardorsches vordringt. Der Kabeljau ist deutlich größer und aggressiver als der Polardorsch. Es ist denkbar, dass er dem Polardorsch die Nahrung streitig macht. In jedem Fall wäre eine Abnahme des Polardorschbestands katastrophal, weil er für viele Tiere in der Arktis eine wichtige Lebensgrundlage ist – für Robben, Seevögel oder auch Wale.
Die Verbreitungsgrenzen von Fischarten hängen auch davon ab, wo optimale Temperaturen für die Vermehrung herrschen. Die Experimente von Flemming Dahlke und Daniela Storch konnten nun erstmalig belegen, dass die Versauerung die Embryonen nicht nur empfindlicher gegenüber warmen sondern auch gegenüber kalten Temperaturen macht. „Wir sehen, dass der Kabeljaunachwuchs nicht nur auf wärmere Temperaturen empfindlich reagiert, sondern auch auf besonders kalte“, sagt Daniela Storch. „Die Versauerung verstärkt diesen Effekt.“ Im Klartext: Der geeignete Temperaturbereich für die Vermehrung von Kabeljau und Polardorsch verengt sich durch die zusätzliche Versauerung. Flemming Dahlke: „Die Fische werden empfindlicher gegenüber extremen Temperaturen und somit auch gegenüber der zu erwartenden Erwärmung“. Dies hat letztlich zur Folge, dass potentielle Laichgebiete schrumpfen und den Fischen dadurch eventuell auch insgesamt weniger Lebensraum zur Verfügung steht.
Flemming Dahlke betont, dass die Vorhersage über die Bestandsentwicklung trotz der klaren Ergebnisse der Experimente extrem schwierig ist. „Es hängt zum Beispiel auch von den Meeresströmungen und dem Nahrungsangebot ab, ob sich die Embryonen und Larven erfolgreich durchsetzen können.“ So laicht der Kabeljau in der Nähe der Lofoten, einer Inselgruppe nordwestlich von Norwegen. Mit der Strömung driften die im Wasser treibenden Eier und später die Larven gen Norden, wo sie ideale Lebensbedingungen finden. „Verschieben sich die Kabeljaubestände beziehungsweise die Laichgebiete künftig weiter nach Nordosten, werden die Tiere vermutlich in ganz anderen Strömungssystemen ablaichen“, sagt Flemming Dahlke. „Wie sich das auswirkt, können wir noch gar nicht abschätzen.“
Eine gute Nachricht gibt es, sagt Daniela Storch: „Bei Erreichen der Klimaziele von 1,5°C kann das Schlimmste verhindert werden, wichtige Laichgebiete können erhalten bleiben und damit die Risiken für beide Arten minimiert werden.“
Originalpublikation:
Flemming T. Dahlke, Martin Butzin, Jasmine Nahrgang, Velmurugu Puvanendran; Atle Mortensen, Hans-Otto Pörtner und Daniela Storch: Northern cod species face spawning habitat losses if global warming exceeds 1.5 °C. DOI: 10.1126/sciadv.aas8821

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