Klimawandel und marine Nahrungsnetze im Pleistozän

Die marinen Ökosysteme auf der ganzen Welt verändern sich heute in einem in der Geschichte der Menschheit beispiellosen Ausmaß. Insbesondere das östliche Mittelmeer ist ein einzigartiges Ökosystem. Dieser kleinräumige Ozean ist derzeit eines der am stärksten vom Klimawandel, der Invasion gebietsfremder Arten aus dem Roten Meer und der Verschlechterung des Lebensraums aufgrund menschlicher Aktivitäten betroffenen Gebiete. Obwohl wir beobachten, wie sich das Ökosystem verändert, ist uns das endgültige Ergebnis dieser Veränderung nicht bekannt, da die historischen und archäologischen Daten nicht ausreichen, um das Ausmaß der heutigen Umweltveränderungen zu verstehen, und auch nicht geeignet sind, die Auswirkungen, die nur auf den Klimawandel zurückzuführen sind, zu beurteilen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, besteht darin, Daten aus der geologischen Vergangenheit heranzuziehen. In diesem Projekt verwenden wir die Fossilien in den Felsen, die die Strände der Insel Rhodos (Griechenland) bilden, um das komplizierte Nahrungsnetz des östlichen Mittelmeers vor einer Million Jahren zu rekonstruieren. Das Untersuchungszeitintervall, das Teil der geologischen Epoche des Pleistozäns ist, war durch wiederkehrende Wechsel zwischen glazialen und interglazialen Intervallen gekennzeichnet, die als Analoga zu der für unsere nahe Zukunft vorhergesagten Temperaturänderung von 2 4 C verwendet werden können. Im Gegensatz zu heute war das östliche Mittelmeer zu dieser Zeit jedoch nicht von menschlichen Aktivitäten oder biologischen Invasionen betroffen. Daher ist es geeignet, die Auswirkungen des Klimawandels zu isolieren. Die Fossilien der verschiedenen Meeresorganismen in den Felsen der Insel Rhodos sind ein Beweis für ihre damalige Existenz im östlichen Mittelmeerraum. Als sich die glazialen und interglazialen Intervalle abwechselten, wanderten viele dieser Organismen als Reaktion auf die steigenden und fallenden Temperaturen in und aus dem Mittelmeer. Darüber hinaus waren ihre Wachstumsraten betroffen, und einige von ihnen änderten ihre Ernährungsgewohnheiten und Lebensweisen, um zu überleben. Wenn wir uns mit diesen Anpassungsmechanismen befassen, erlangen wir Erkenntnisse, wie ein marines Ökosystem auf den Klimawandel reagiert, und ermitteln potenziell Möglichkeiten, wie wir die Auswirkungen des Klimawandels verhindern und abschwächen können.

Ökosysteme sind im Allgemeinen sehr komplexe Nahrungsnetze, in welchen Räuber und Beutetiere miteinander interagieren. Die heutigen Meeresökosysteme sind sehr stark vom Klimawandel betroffen, welcher einen enormen Einfluss auf die einzelnen Organismen, sowie auf die Struktur und Funktionsweisen des Ökosystems hat. Langfristige Daten, welche mehrere Jahrzehnte/Tausende abdecken sind notwendig, um den zukünftigen Zustand der Ozeane vorherzusagen. Jedoch begann eine systematische Überwachung der Ozeane erst in den 1950er Jahren. Ein Blick zurück in die geologische Vergangenheit des Planeten Erde und seiner Ökosysteme gewährt uns einen Einblick in die Grenzen und Antworten von Flora und Fauna auf extreme Klima- und Umweltveränderungen. Die Ziele des PALAEOWEB-Projektes waren die Rekonstruktion des marinen Nahrungsnetzes im östlichen Mittelmeer während der Eis- und Zwischeneiszeiten im Pleistozän vor 700-800.000 Jahren, als auch das Testen von verschiedenen Hypothesen über die Auswirkungen der intensiven klimatischen Veränderungen auf die Struktur dieses Nahrungsnetzes. Die Herausforderung bei der Rekonstruktion alter Nahrungsnetze besteht darin, dass zumeist nur die Hartteile von Organismen (Knochen, Zähne, Schuppen, Otolithen) als Fossilien erhalten bleiben. Infolgedessen hinterlassen viele Meeresorganismen, die keine solchen Hartteile aufweisen, wie z. B. Quallen, keine fossilen Überreste. Um diese Herausforderung zu bewältigen haben wir einen ökologischen Modellierungsansatz verwendet, der auf Massenbilanzen basiert. Demnach muss, wenn ein Raubtier vorhanden ist (basierend auf den von uns gefundenen Fossilien), gleichzeitig auch ausreichend Beute vorhanden gewesen sein, um das Überleben dieses Räubers zu garantieren. Auf diese Weise ist es möglich, auf das Vorhandensein und die relative Häufigkeit von Organismen zu schließen, die im Fossilienbestand überhaupt nicht vertreten sind. Die Ergebnisse des PALEOWEB-Projekts bestätigten unsere Hypothese, dass das marine Nahrungsnetz des östlichen Mittelmeers von den klimatischen Veränderungen zwischen Eis- und Zwischeneiszeiten beeinflusst wurde. Jedoch waren diese Auswirkungen nicht irreversibel: Obwohl die Bestände von Fischen und Schalentieren zurückgingen, brach das marine Nahrungsnetz trotz einer Erwärmung von 4 C nicht zusammen. Hier ist es jedoch wichtig zu betonen, dass der heutige Klimawandel viel rasanter voranschreitet als jener im Pleistozän und demnach zu viel höheren Temperaturen führen wird. Daher wird das Meeresökosystem nicht genug Zeit haben um sich an diese fortlaufenden Veränderungen anzupassen wie es im Pleistozän der Fall war.