Ein riesiger Baum in Ihrem Garten kann Geschichten über das vergangene Klima der Erde erzählen. Die konzentrischen Ringe im Stamm geben nicht nur Aufschluss über das Alter des Baumes, sondern geben auch Aufschluss über die entsprechenden Wetterbedingungen in jedem Lebensjahr des Baumes.
Aber Jahresringe gibt es nicht nur bei Bäumen. Ähnliche Ringe, die in den winzigen Ohrknochen von Fischen gefunden wurden, geben Hinweise auf die Auswirkungen des Klimawandels auf Land und Meer.
Bryan Black, außerordentlicher Professor für Dendrochronologie am Labor für Baumringforschung der Universität von Arizona, hat die Techniken zur Datierung von Baumringen auf sogenannte „Fischringe“ angewendet, um zu verstehen, wie sich Umweltschwankungen über Jahrzehnte auf das Wachstum und die Produktivität von Fischen auswirken .
In dieser Frage-und-Antwort-Runde erörtert Black die Techniken, mit denen er Wachstumszuwächse in den Ohrknochen oder Otolithen von Fischen untersucht. der Zusammenhang zwischen Otolithen und Klimawandel; und wie die Fischring-Datierungstechnik mit der Baumring-Datierung vergleichbar ist.
Wie haben Sie Ihr Interesse für die Untersuchung der Wachstumsringe von Fischen entwickelt?
Black: Es war ein Zufall, dass ich von der Existenz dieses Forschungsgebiets erfahren habe. Nach Abschluss meines Ph.D. Mit einer Spezialisierung auf Appalachenwaldökologie bin ich auf eine Anzeige des Hatfield Marine Science Center der Oregon State University gestoßen, in der nach jemandem gesucht wurde, der Wachstumswachstumsanalysen bei Fischen durchführt. Ich hatte keine Ahnung, dass Fische lange leben und Ringe bilden. Aber diese Idee hat mich fasziniert. Als Baumringforscher dachte ich, ich könnte die Techniken, die ich zur Analyse der Wachstumszuwächse bei Bäumen verwendet hatte, nutzen, um Probleme in Meeressystemen anzugehen, analog zu Problemen, mit denen wir uns in terrestrischen Systemen befassen.
Wie vergleichen sich Wachstumsringe bei Bäumen mit Wachstumsringen bei Fischen, wenn es darum geht, den Klimawandel zu verstehen?
Ich könnte auf die Gründung des Labors für Jahrringforschung zurückgreifen. AE Douglass, der Gründer des Labors, erfand die Technik des „Crossdating“. Da das Klima von Jahr zu Jahr variiert, führt es zu synchronen Wachstumsmustern bei allen Bäumen einer bestimmten Art und an einem bestimmten Standort. Im Südwesten beispielsweise, wo Niederschläge das Wachstum stark beeinflussen, bilden Bäume in nassen Jahren einen breiten Ring und in trockenen Jahren einen schmalen Ring. Da das Klima von Jahr zu Jahr variiert, führt dies zur Bildung eines zeitspezifischen synchronen Wachstumsbarcodes zwischen Bäumen.
Crossdating ist der Prozess des Abgleichens dieser Wachstumsbarcodes. Dadurch wird sichergestellt, dass das Kalenderjahr jedes Rings korrekt identifiziert wird, da Bäume manchmal nicht über den gesamten Umfang einen Ring bilden. Wenn Sie den Baum an einer Stelle beproben, an der er keinen Ring gebildet hat, würden Sie es nicht wissen, wenn Sie nur einfache Ringzählungen durchführen würden. Aber wenn man eine ganze Reihe von Bäumen beprobt und die Wachstumsmuster vergleicht, erkennt man sofort, ob der Ring übersehen wurde.
Die Grundidee hinter der Einführung von Baumringtechniken in das Meeressystem besteht darin, zu verstehen, ob wir diese Fische kreuzdatieren können, um Chronologien zu erstellen, die mehrere Jahrzehnte zurückreichen. Integrieren Sie Chronologien über verschiedene Fischarten hinweg. und vergleichen Sie Chronologien mit Umweltdaten wie Meerestemperatur und Salzgehalt, um uns zu sagen, wie Fische auf Klimaschwankungen in den Weltmeeren reagieren.
Mit diesen Fisch-Otolithen haben wir eine Abkürzung, um genau datierte, gut reproduzierte Geschichten des Fischwachstums in Meeressystemen zu entwickeln und zu untersuchen, wie es mit der Variabilität des Klimas zusammenhängt. Es kann auch dazu beitragen, die Auswirkungen des Menschen auf Meeressysteme zu entschlüsseln.
Gibt es eine Fischart, die Sie am liebsten untersuchen, und wie gehen Sie beim Sammeln von Proben vor?
Einer der wichtigsten Punkte zur Bestätigung des Konzepts war die Auswahl einer Fischart, die kein großes Verbreitungsgebiet hat und nicht wandert. Es musste auch eine Art sein, bei der die Wachstumszuwächse jährlich sind. Genau wie Bäume möchten Sie, dass Fische in einer Umgebung leben, in der es saisonale Schwankungen gibt, etwa eine kalte und eine warme Jahreszeit, was zu Unterschieden im Wachstum der Otolithen führt, die sich in einem jährlichen Streifenmuster zeigen würden. Wir hatten mehrere Kandidaten und wählten eine Felsenfischart aus dem Nordpazifik aus, die dazu neigt, ein kompaktes Verbreitungsgebiet zu haben. Es ist auch bekannt, dass diese Felsenfischart, der Spaltnasen-Drachenfisch, sehr lange lebt und einjährige, gut sichtbare Schwärme bildet.
Viele Felsenfischarten, die alle zu einer vielfältigen Fischgattung namens Sebastes gehören, sind wirtschaftlich wichtig und unterstützen wertvolle Fischereien. Daher ist die National Oceanic and Atmospheric Administration mit der Bewirtschaftung der Felsenfischarten beauftragt, deren biologische Parameter regelmäßig untersucht werden. Die im Kopf des Fisches schwimmenden erbsengroßen Otolithen werden gesammelt und das Alter jedes Fisches geschätzt.
Wir verfügen über Sammlungen von Felsenfisch-Otolithen entlang der Westküste der USA, die bis in die 1970er Jahre zurückreichen und für einfache Ringzählungen verwendet wurden, um das Alter dieser Fische abzuschätzen. Ich könnte diese Otolithen verwenden, um die nächste Informationsebene in den Inkrementbreiten für Kreuzdatierungen und die Entwicklung von Wachstumschronologien zu extrahieren. Tatsächlich gibt es im ganzen Land Millionen dieser archivierten Otolithen verschiedenster Arten, die für diesen Zweck bereitstehen.
Was hoffen Sie in Zukunft noch über die Otolithen zu erfahren?
Ich beschäftige mich nun seit 20 Jahren mit Fischchronologien. Es gibt ein Netzwerk von Fischchronologien in Europa, Australien, den USA und Kanada, anhand dessen wir untersuchen können, was die Chronologien gemeinsam haben und was sie uns über weitreichende Klimatreiber verraten. Wir können sogar die Chronologien der Fische im Meer mit den Chronologien der Baumringe an Land vergleichen, um zu zeigen, wie weitreichende atmosphärische Muster gleichzeitig die marine und terrestrische Umwelt beeinflussen.
Derzeit arbeiten wir auch mit Kollegen in Australien an transpazifischen Chronologievergleichen, um zu erfahren, wie das Klima, insbesondere Hitzewellen im Meer, das Wachstum von Fischen beeinflussen, und um die Reaktionen von Fischpopulationen, die von der Fischerei stark ausgebeutet werden, mit solchen zu vergleichen, bei denen dies der Fall war nicht stark ausgenutzt worden. Wir hoffen, mehr darüber zu erfahren, wie Fischpopulationen auf extreme Klimaereignisse und die Geschichte starker Fischerei reagieren.