Der Zeitpunkt der Meeresplanktonblüte verschiebt sich mit der globalen Erwärmung

Laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde, wirkt sich die globale Erwärmung direkt auf die Nettoprimärproduktion (NPP) des Ozeans an der Basis des Nahrungsnetzes sowie auf den saisonalen Zeitpunkt der Planktonblüte aus Natur Klimawandel.

Im Gegensatz zur allgemein bekannten Situation an Land, wo der Klimawandel aufgrund des CO2-Düngeeffekts und des früheren Auftauens des Frühlingsschnees in hohen Breiten die Vegetationsperiode von Pflanzen im Durchschnitt verlängern dürfte, ist die saisonale Reaktion des Planktons im Ozean geblieben ein Geheimnis.

Um diese offene Forschungsfrage anzugehen, hat ein Team von Klimawissenschaftlern des IBS Center for Climate Physics (ICCP) an der Pusan ​​National University in Südkorea, der Princeton University, der University of California in Los Angeles und dem Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) in USA, analysierten Supercomputer-Modellsimulationen zur globalen Erwärmung, die mit einem realistischen Erdsystemmodell durchgeführt wurden. Um den vom Menschen verursachten Effekt auf die Plankton-Saisonalität in den nächsten ~80 Jahren besser von den natürlich vorkommenden chaotischen Schwankungen zu trennen, ließ das Team das Modell 30 Mal mit steigenden Treibhausgaskonzentrationen und leicht unterschiedlichen Startbedingungen laufen.

Die Analyse dieser sogenannten Large-Ensemble-Simulationen ergab, dass die globale Erwärmung einen wesentlichen Einfluss auf den Zeitpunkt zukünftiger Planktonblüten haben wird und dass diese Veränderungen vor dem Hintergrund natürlicher Schwankungen nachweisbar sein werden und bis Ende des 21. Jahrhunderts nicht-analoge Bedingungen erreichen werden Jahrhundert. Unter solchen Umständen kann es zu einem Missverhältnis im Timing der Lebenszyklen von Phytoplankton und Zooplankton kommen, die sich von ihnen ernähren, was sich auf das gesamte saisonale Uhrwerk des marinen Nahrungsnetzes auswirkt. Das Papier weist darauf hin, dass solche Auswirkungen für Regionen mit hoher Produktivität in den hohen Breiten der nördlichen Hemisphäre besonders schwerwiegend sein könnten.

Die zugrunde liegenden Kontrollen für zukünftige Änderungen im Timing der Produktivität des marinen Phytoplanktons stammen zum großen Teil aus einer starken Kopplung von Wachstum und Rückgang von Primärproduzenten im Ozean und Zooplankton, das als Raubtiere dient. Saisonale Änderungen der Umgebungsfaktoren wie Temperatur, Lichtverhältnisse und Nährstoffkonzentrationen (sogenannte „Bottom-up“-Kontrollen) und die Anzahl der Raubtiere (Top-down-Kontrollen) führen dazu, dass Phytoplankton gedeiht und zurückgeht; Die Räuberpopulationen wiederum reagieren schnell auf die Fülle von Phytoplankton. Die Autoren fanden heraus, dass die Erwärmung des Planeten diese empfindliche Kopplung zwischen externen Umweltfaktoren und den Reaktionen des Zooplanktons stören kann, was zu saisonalen Verschiebungen in der Blüte des Phytoplanktons führt. „Die zusätzliche Ebene der Räuber-Beute-Interaktionen macht die Reaktion des Ozeans komplexer als die Reaktion von Landpflanzen, bei denen die Kontrolle hauptsächlich von unten nach oben erfolgt“, sagt Dr. Karl J. Stein, ein Co-Autor der Studie.

„Unsere Studie demonstriert die Leistungsfähigkeit von Computermodellsimulationen mit großem Ensemble, um zu verstehen, wie Ökosysteme auf zukünftige Klimaänderungen reagieren, in diesem Fall auf ihre Saisonalität. Nachdem wir den Zeitpunkt und die zugrunde liegenden Mechanismen zukünftiger Veränderungen der Planktonblüte ermittelt haben, werden wir uns weiter damit befassen, ob solche Veränderungen dies haben werden negative Auswirkungen auf die zukünftige Ernährungssicherheit“, sagt Dr. Ryohei Yamaguchi vom IBS Zentrum für Klimaphysik und Erstautor der Studie.