Wissenschaftler tauchen ein in die Tiefe, wie Haie den Ozean nutzen

Mithilfe ausgeklügelter elektronischer Tags haben Wissenschaftler einen großen Biologging-Datensatz zusammengestellt, um vergleichende Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Haie, Rochen und Schlittschuhe – auch als „Elasmobranchier“ bekannt – die Meerestiefen nutzen. Während einige Arten ihr ganzes Leben in flachen Gewässern nahe unserer Küste auf dem Festlandsockel verbringen, tauchen andere Hunderte von Metern oder mehr von den Hanggewässern in die Dämmerungszone ein, jenseits derer das Sonnenlicht eindringt. Dieses neue Verständnis darüber, wie Dickmaulnasen den Ozean nutzen, wird politischen Entscheidungsträgern und Ressourcenmanagern die Möglichkeit geben, die Bedrohungen zu untersuchen, denen diese Tiere ausgesetzt sind, und zukünftige Management- und Schutzpläne zu leiten.

Eine am 19. August veröffentlichte Studie Wissenschaftliche Fortschritte, unter der Leitung von Forschern der Stanford University und der ZSL (Zoological Society of London), ist die größte globale Untersuchung darüber, wo und wann sich eine vielfältige Gruppe von Elasmobranchiern vertikal bewegt. Ein Team von 171 Forschern aus 135 Institutionen in 25 Ländern trug Daten aus zwei Jahrzehnten von Satelliten- und Archiv-Tags zusammen, die die Bewegungen und das Verhalten von 38 Arten in Ozeanen auf der ganzen Welt aus der Ferne verfolgten.

„Zum ersten Mal haben wir eine standardisierte, globale Datenbank, mit der wir wichtige Wissenslücken über das Tauchverhalten von Haien und Rochen geschlossen haben“, sagte Samantha Andrzejaczek, Co-Erstautorin der Studie und Postdoktorandin an den Hopkins Marinestation der Stanford University. „Dies wird ein besseres Verständnis dafür ermöglichen, welche Wechselwirkungen zwischen der Fischerei und den Gummifischen bestehen und wie das Management vieler dieser langlebigen Tiere verbessert werden kann.“

Bewegung in drei Dimensionen

Wissenschaftler verfügen bereits über eine Fülle von Bewegungsdaten über viele Meeresarten, die die oberflächennahen Räume des Küstenozeans bewohnen. Drohnen, Taucher und andere Methoden vermessen beispielsweise Meeresgemeinschaften und -populationen bis zu einer Tiefe von etwa 50 Metern, aber die Bewegung von Tieren in drei Dimensionen, insbesondere in den tieferen, vertikalen Räumen des Ozeans, ist weit weniger bekannt.

„Haie und Rochen sind ikonische, aber bedrohte Meeresarten. Der Schlüssel zu ihrem effektiven Management ist das Verständnis ihrer grundlegenden Ökologie“, sagte David Curnick, Leiter des Ocean Predator Lab am ZSL und Co-Hauptautor des Papiers. „Dennoch wissen wir bei vielen Arten relativ wenig über ihr grundlegendes Verhalten, und was wir wissen, beschränkt sich oft auf das, was wir in Oberflächengewässern beobachten können.“

In den letzten 20 Jahren sind eine Vielzahl von elektronischen Etiketten entstanden, die die Möglichkeit bieten, zahlreiche Klatschnasenarten zu markieren. Wissenschaftler in Stanford waren führend bei der Entwicklung von Biologging-Tags und der Anwendung dieser Technologien auf Haie und Rochen.

Eine der üblichen vertikalen Bewegungen unter den Gummibranchiern scheint mit der vertikalen Wanderung des Ozeans (zweimal täglich) übereinzustimmen. Bei Tagesanbruch beginnen winzige Fische und wirbellose Tiere – gefolgt von den Tieren, die ihnen nachjagen – aus der hellen, obersten Meeresschicht in die relative Sicherheit des dunkleren, tieferen Wassers zu wandern. Nachts kehren sie zum Fressen an die Oberfläche zurück.

„Wir glauben, dass Haie und Rochen auf ihren Wanderungen den Nahrungsressourcen entlang der Wassersäule auf und ab folgen“, sagte Andrzejaczek.

Die Studie ergab, dass etwa ein Drittel der Arten häufig in Tiefen tauchen, in denen das Wasser kalt ist, oft aufgrund der biologischen Aktivität im Zusammenhang mit der Produktivität wenig Sauerstoff enthält und die Sicht eingeschränkt ist. Sensoraufzeichnungen zeigen, dass Weiße Haie (Carcharodon carcharias) tiefer als 1.200 Meter tauchen, während Walhaie (Rhincodon typus) 1.896 Meter erreicht haben, was nahe der Druckgrenze von 2.000 Metern für heutige Sensoren liegt.

„Tieftaucher suchen möglicherweise in tieferem Wasser nach Nahrung oder meiden Jäger selbst als potenzielle Beute“, sagte Andrzejaczek. „Einige Haie und Rochen sind klein, und einige der größten Haie und Rochen ernähren sich von ihnen. Wir fanden heraus, dass 13 Arten Individuen hatten, die in mehr als 1.000 Meter Tiefe tauchen, was extrem tief ist.“ Einige erfordern möglicherweise Abkühlungsphasen in der Tiefe. „Wenn große Haie zu lange in den warmen Oberflächengewässern verbringen, müssen sie möglicherweise tauchen, um sich abzukühlen, eine Form der Thermoregulation des Verhaltens“, fügte sie hinzu.

Die Forscher identifizierten auch Überschneidungen zwischen Arten in denselben vertikalen Räumen. Walhaie, Tigerhaie und ozeanische Mantarochen zeigten auffallend ähnliche vertikale Verteilungen, obwohl sie sehr unterschiedliche Evolutionsgeschichten haben. Raubtier-Beute-Beziehungen treiben diese Nähe wahrscheinlich voran. „Der ozeanische Mantarochen und der Walhai ernähren sich beide von Plankton, und es ist bekannt, dass der Tigerhai beide Arten räubert“, sagte Andrzejaczek.

Eine Grundlage für zukünftiges Management

Die photische Zone oder Epipipelagik – die Meeresregion, die Sonnenlicht empfängt – erstreckt sich von der Oberfläche bis zu einer Höhe von etwa 200 Metern und kann möglicherweise ein gefährliches Gebiet für Klatschnasen sein. Dort sind sie am ehesten Fanggeräten als Zielarten oder als Beifang ausgesetzt. Von den 38 Arten in der Studie fanden die Forscher heraus, dass 26 mehr als 95 % ihrer Zeit in den obersten 250 Metern der Wassersäule verbrachten.

Mehr als ein Drittel aller Haie und Rochen sind laut der Roten Liste gefährdeter Arten der IUCN vom Aussterben bedroht.

„Diese Daten bilden die Grundlage für die zukünftige Bewirtschaftung der globalen Elasmobranch-Ressourcen, und es hat ein Team von Wissenschaftlern Tausende von Stunden gekostet, die Haie mit globalen Satelliten- und Biologging-Systemen zu markieren und zu verfolgen, um diese Möglichkeit zu verwirklichen“, sagte Barbara Block, die Prothro-Professorin of Marine Sciences in Stanford, deren Tagging-Programme wie TOPP 25 % des Datensatzes beisteuerten.

Das Verständnis, wie Gummibranchier vertikale Lebensräume nutzen, ist entscheidend für das Verständnis ihrer gegenwärtigen und zukünftigen ökologischen Rolle im Ozean und ihrer Risiken gegenüber verschiedenen Bedrohungen. Wissenschaftler könnten diese und zukünftige Datenbanken nutzen, um zu untersuchen, wie Änderungen der Meerestemperatur und des Sauerstoffgehalts die Verbreitung von Arten beeinflussen und neue Bedingungen und Bedrohungen schaffen können.

„Menschen sind es nicht gewohnt, Lebensraum in der vertikalen Dimension zu denken“, sagt Andrzejaczek. „Wir hoffen, dass diese Studie den Menschen klar machen kann, dass wir Managementstrategien brauchen, die diese übersehene Dimension des Verhaltens von Nacktschnecken berücksichtigen. Zum Beispiel könnten wir diese Daten verwenden, um besser zu verstehen, wie Haie und menschliche Fischerei interagieren.“

Diese dreijährige Studie brachte Daten von immer ausgefeilteren und genaueren Tags mit empfindlichen Sensoren zusammen, die den Strapazen der Umwelt standhalten können, während sie auf einem Hai oder Rochen reiten, und die in tiefem Wasser funktionieren, sowie verbesserte Analysewerkzeuge, um verschiedene Arten zu integrieren von Bewegungsdaten. Der Hauptbestandteil war die Zusammenarbeit von Biologging-Wissenschaftlern aus der ganzen Welt.

„Groß angelegte wissenschaftliche Studien wie diese sind ohne eine monumentale gemeinsame Anstrengung nicht möglich“, sagte Curnick. „Wir führen das kollektive Wissen und die Expertise von Forschern aus der ganzen Welt zusammen. Das Ergebnis ist weitaus besser, als es ein Forscher oder eine Institution alleine erreichen könnte.“