Wissenschaftler sind ziemlich gut darin, Hitzewellen im Meer zu erkennen. Ein globales Netzwerk aus Tausenden ozeanischen Bojen und umlaufenden Satelliten ermöglicht es ihnen, in Echtzeit die Temperaturen der Meeresoberfläche, sich ändernde Strömungen und Sturmsysteme zu sehen, während sie sich von der Antarktis zum Nordpol entwickeln, bewegen oder zum Stillstand kommen.
Schwieriger zu erkennen ist, was mit den Meeresökosystemen darunter passiert – mit den Fischen, Wirbellosen, Pflanzen und Säugetieren.
„Es besteht eine gewisse Diskrepanz zwischen der Temperatur und der Art und Weise, wie sich etwas wie die Temperatur auf die Verbreitungsmuster der Arten auswirkt, oder darauf, wie die Fischerei funktioniert oder wie geschützte Arten reagieren könnten“, sagte Jarrod Santora, Fischereibiologe bei der National Oceanic and Atmospheric Administration. „Es gibt einen großen Unterschied zwischen dem, was wir als Temperaturanomalie identifizieren, und dem Prozess im Ozean.“
Einige Tiere wandern möglicherweise entlang der Wassersäule in dunklere, kältere Gewässer. Andere ziehen möglicherweise nach Norden oder Süden, je nachdem, wo sich das kühlere Wasser befindet. Viele mögen gedeihen; andere werden zugrunde gehen.
Und einige seien möglicherweise überhaupt nicht betroffen, sagte Santora.
„Wir betrachten lediglich Temperaturanomalien, die sich auf die Meeresoberfläche konzentrieren; wir wissen nicht, was im Inneren passiert“, sagte er.
Aus diesem Grund haben Heather Welch, Meeresraumökologin an der UC Santa Cruz, und andere Forscher statistische Modelle entwickelt, um vorherzusagen, wohin Tiere gehen, wenn es heiß hergeht.
„Eines der kniffligen Dinge bei den Auswirkungen von Hitzewellen ist, dass man Glück haben und tatsächlich direkte Beobachtungen während der Ereignisse haben muss“, sagte sie. Solche direkten Beobachtungen erfolgen häufig über GPS-Tags an Tieren oder von einem Forschungsschiff aus, das sich zufällig zur richtigen Zeit am richtigen Ort befindet.
Aber mit einem Modell kann man Daten, die nicht nur während einer Hitzewelle, sondern auch zu anderen Zeiten gesammelt wurden, nutzen und „extrapolieren, um zu sehen, was während Hitzewellen passiert wäre oder was passiert ist“, sagte sie.
Anfang dieses Monats veröffentlichten sie und ein Forscherteam die Ergebnisse eines Modells, mit dem sie die Bewegungen von 14 Meeresräubern – einer Auswahl von Säugetieren, Vögeln und Fischen – im Nordpazifik während der Hitzewellen von 2014 und 2015 vorhersagten. 2019 und 2020.
Sie fanden heraus, dass es „eine große Vielfalt an Reaktionen auf Hitzewellen gibt“, sagte sie.
Während der Hitzewellen von 2014 und 2015 wanderten beispielsweise Blauflossen- und Weißer Thun nach Nordwesten. In den Jahren 2019 und 2020 zogen sie jedoch nach Südosten.
Die Forscher fanden auch heraus, dass verschiedene Arten … nun ja, unterschiedlich reagierten.
„Wenn man sich also einen Blauwal im Vergleich zu einem Albatros anschaut, werden sie unterschiedliche Dinge tun“, sagte sie und bemerkte, dass eine solche Beobachtung noch nie zuvor beobachtet worden sei – da sich die meisten Studien zu Hitzewellen im Meer auf ein Tier konzentrierten in einer Hitzewelle.
Dies ist ein Punkt, den Alexa Fredstone, Assistenzprofessorin für Meereswissenschaften an der UC Santa Cruz, bestätigte.
„Wir haben eine Reihe von Geschichten darüber, wie bestimmte Gemeinschaften betroffen waren, die für sich genommen Sinn ergeben“, sagte sie. „Aber jede Geschichte ist einzigartig und das häufigste, was wir tatsächlich sehen, ist, dass wir bei einer Hitzewelle im Meer keine wirklich kohärente Reaktion im Ökosystem sehen.“
Sie sagte, Hitzewellen hätten eindeutig schädliche Auswirkungen auf Flachwasserökosysteme wie Kelpwälder und Korallenriffe. Aber sobald man tiefer in die Wassersäule vordringt, wird es etwas trüber.
Sie und ein Team von Meeres- und Datenwissenschaftlern aus ganz Nordamerika und Europa untersuchten die Auswirkungen mariner Hitzewellen auf Fische zwischen 1993 und 2019. Sie fanden keine eindeutige Wirkung – nichts über das hinaus, was man bei natürlicher Variabilität erwarten würde.
„Das Überraschende daran ist, dass Studien gezeigt haben, dass sich Fische im Laufe der Jahrzehnte im Durchschnitt in Richtung der Pole bewegen“, da die Meerestemperaturen aufgrund der globalen Erwärmung steigen, sagte sie. „Wir wissen also, dass es ein langfristiges Klimasignal gibt. Vielleicht ist das statistisch einfacher zu erkennen als der kurzfristige Effekt einer Hitzewelle?“
Bei Fischen wie Lachs, die sowohl Meeres- als auch Süßwasserumgebungen benötigen, sei die Situation etwas anders – und die Kombination aus Hitzewellen im Nordpazifik und einem sich erwärmenden Planeten sei für einige Arten ein Segen und für andere eine Katastrophe, sagte er Nate Mantua, ein Fischbiologe bei NOAA.
Er sagte, wärmere Temperaturen an Orten wie dem Golf von Alaska oder entlang der Pazifikküste würden „die Nahrungsversorgung direkt an der Basis unterbrechen … was zu einer längeren Nahrungskette und einfach zu weniger nahrhaftem Essen“ für Lachs führt.
Aber wenn man „weit genug nach Norden kommt“, könnte die Erwärmung tatsächlich Lachsen wie dem Beringmeer- und dem Bristol Bay-Rotlachs zugute kommen, sagte er. In den letzten 10 Jahren hatten diese Fische „den größten Lauf … die größte Ernte aller Zeiten. 50 Millionen geerntete Fische.“
Er sagte, dass Russlands pazifische Lachsfischerei in diesem Jahr auch „noch nie so hoch gewesen sei. Es liegt außerhalb der Charts, ist aber fast ausschließlich auf rosa Lachs aus Russland und die Bestände in der Bristol Bay zurückzuführen. Überall sonst läuft es nicht gut.“
Weiter nördlich? „Das ist eine interessante Falte“, sagte Mantua. „Den Lachsen ging es dort in den letzten 20 Jahren extrem schlecht.“
Er sagte, dass dies wahrscheinlich auf eine Kombination von Problemen im marinen Nahrungsnetz im nördlichen Beringmeer sowie in ihrem Süßwasserlebensraum zurückzuführen sei.
„Sie haben eine wirklich lange Wanderung durch das Landesinnere Alaskas vor sich und im Sommer kann es dort sehr warm werden“, sagte er. „Vierundzwanzig Stunden am Tag Licht und ein wirklich großer, breiter, schlammiger Fluss, der viel Sonnenschein aufnimmt.“
Gerade für Arten wie diese – diejenigen, die geschützt werden müssen – hofft Welch, die auch bei der NOAA forscht, dass die ökologischen Prognosemodelle von ihr und anderen helfen werden.
Sie sagte, dass es zum Schutz hilfreich sein könnte, zu wissen, in welche Gewässer sich Blauwale bewegen; Wenn sie von mexikanischen Gewässern nach Norden in die Gewässer vor Kalifornien vordringen, müssen Schiffe möglicherweise Ausschau halten, um Kollisionen zu vermeiden, und bestimmte Fanggeräte könnten entfernt werden, bis sie durchgefahren sind.
Glücklicherweise gibt es Gebiete, die hitzebeständiger zu sein scheinen als andere.
Ryan Walters, Ozeanograph am Cal Poly San Luis Obispo, sagte, dass Gebiete mit starkem Auftrieb – wie der kühle Streifen entlang der kalifornischen Küste – offenbar weniger von Hitzewellen betroffen sind als andere Gebiete im Ozean und möglicherweise einen kühlen Zufluchtsort für Tiere bieten, die danach suchen Vermeiden Sie Hitze.
„Es kann sein, dass diese kleinen Taschen entlang der Küste, wo wir diesen Aufschwung haben … ein Ort sind, an dem Meerestiere anderswo Zuflucht vor wärmeren Gewässern suchen können“, sagte er.
„Ich finde es spannend, einige potenziell optimistische Neuigkeiten über die Ozeane zu teilen“, sagte Fredstone über die Ergebnisse von ihr und anderen Forschern. „Wir sind alle sehr besorgt über diese Orte, die wirklich gefährdet zu sein scheinen, wie zum Beispiel Korallenriffe. Es war aufregend, möglicherweise die Entdeckung zu machen, dass einige andere Ökosysteme, die uns ebenfalls am Herzen liegen, auch für die menschliche Kultur und Wirtschaft sehr wichtig sind.“ Wohlbefinden, vielleicht etwas belastbarer.“
Aber, sagte sie, wir müssen uns auch daran erinnern, dass Studien wie ihre „in Ozeanen durchgeführt wurden, die kälter sind“ als das, was wir jetzt sehen, und in denen es nicht viele aufgezeichnete Mega-Hitzewellen gab – wie den Blob von 2014–2016 Der Nordpazifik erfasste den Nordpazifik und verursachte Algenblüten und ein massives Sterben von Vögeln, Fischen und Säugetieren.
„Ob dieses Muster also anhält, wenn die Extremereignisse immer extremer werden, ist meiner Meinung nach noch zu früh, um eine Aussage zu treffen.“
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