Laut Studie beeinflussen Umweltfaktoren die Küstenbiodiversität im Südosten Brasiliens stärker als ökologische Prozesse

Meeresoberflächentemperatur, Wellenenergie und Süßwasserabfluss aus Flüssen beeinflussen die Häufigkeit und Größe der Meeresorganismen, die felsige Küsten entlang der Küste Südostbrasiliens bewohnen, stärker als ökologische Prozesse wie Konkurrenz und Raub. In Gebieten, in denen das Wasser kälter ist, wie zum Beispiel in der Seenregion (Região dos Lagos) im Bundesstaat Rio de Janeiro, sind Meeresorganismen 25–100 % größer als in Gebieten, in denen es wärmer ist, wie zum Beispiel an der Küste des Bundesstaates São Paulo.

Dies sind die wichtigsten Schlussfolgerungen einer Studie, die von Forschern der Bundesuniversität von São Paulo (UNIFESP) in Zusammenarbeit mit Kollegen der Staatlichen Universität von Nord-Rio de Janeiro (UENF) und dem Zentrum für Meeresbiologie der Universität von São Paulo (CEBIMAR) durchgeführt wurde -USP) in Brasilien sowie Forschungseinrichtungen in anderen Ländern. Über die Ergebnisse wird in einem Artikel berichtet veröffentlicht im Tagebuch Meeresumweltforschung.

Den Forschern zufolge können die Ergebnisse auch dazu genutzt werden, die möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf die marine Biodiversität abzuschätzen. „Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Biodiversität zu verstehen, ist eine Herausforderung, da sich die betreffenden Ereignisse in einem riesigen räumlichen Maßstab abspielen, es schwierig ist, alle diese Faktoren in die Gestaltung kontrollierter Experimente einzubeziehen, und weil sie im Laufe der Zeit erheblich variieren können.“ Zeit“, sagte Ronaldo Christofoletti, Forscher am Institut für Meereswissenschaften (IMAR) der UNIFESP und letzter Autor des Artikels, gegenüber Agência FAPESP.

Die Forscher untersuchten den Einfluss von Umweltfaktoren wie Substrattopographie, Wellenexposition und Meeresoberflächen- und Lufttemperaturen sowie ökologischen Variablen wie Raubtieren auf die Populationsstruktur der wichtigsten Arten von Meeresorganismen, die felsige Küsten in einem Gebiet bewohnen von mehr als 800 km zwischen Itanhaém im Bundesstaat São Paulo und Armação dos Búzios im Bundesstaat Rio de Janeiro. Das Gebiet entspricht mehr als 50 % der felsigen (im Gegensatz zur sandigen) Küste Brasiliens.

Die erste Phase der Studie bestand aus Feldkampagnen zur Sammlung von Daten von 62 felsigen Küsten mit dem Ziel sicherzustellen, dass alle Indikatoren unter dem Einfluss des gleichen saisonalen Klimaregimes standen. Weitere Datenerfassungskampagnen dienten als Grundlage für die Analyse der Raubtiere bei den Hauptarten sowie Experimente an 18 Standorten an felsigen Küsten, um herauszufinden, wie der Klimawandel die Raubtierbeziehungen zwischen den betroffenen Tieren beeinflussen könnte.

Parallel zur Feldarbeit und Analyse von Organismen im Labor führten die Forscher satellitengestützte Fernerkundungsuntersuchungen durch, um Daten zu sammeln, mit denen die Meeresoberflächentemperatur, der Süßwasserabfluss an der Küste und die Wellenauswirkung modelliert werden konnten, um zu verstehen, wie sich jeder dieser Faktoren veränderte eine Skala von weniger als 10 km entlang der Küste.

Die Ergebnisse der Analyse zeigten, dass die meisten der untersuchten Arten in Gebieten mit wärmerem Wasser kleiner waren – von der Baixada Santista im Bundesstaat São Paulo (einem Ballungsgebiet, das nach der Hafenstadt Santos benannt ist) bis zur Südküste des Bundesstaates Rio de Janeiro. zum Beispiel – als in Gebieten mit kälterem Wasser, wie der Seenregion. Filterfresser wie Seepocken und Muscheln waren in kälterem Wasser um 25–35 %, Fleischfresser um bis zu 50 % und Pflanzenfresser um 100–130 % größer.

Eine Erklärung für den Zusammenhang zwischen Wassertemperatur und Größe könnte den Forschern zufolge darin liegen, dass Tiere in wärmerem Wasser tendenziell schneller zur Geschlechtsreife gelangen, sodass sie weniger Zeit damit verbringen, Energie in das Wachstum zu investieren und eine kleinere Größe zu erreichen, dafür aber mehr investieren Energie in der Fortpflanzung. Darüber hinaus wird die Seenregion durch einen Auftrieb beeinflusst, der Nährstoffe vom Meeresboden an die Oberfläche befördert und der Nahrungskette möglicherweise mehr Energie bietet.

„Die Ergebnisse zeigten nicht, dass das Nahrungsangebot in irgendeinem Gebiet eine Einschränkung darstellte, da immer Beute verfügbar war, aber die Tatsache, dass es in einigen Gebieten mehr Nährstoffe gab, könnte einen Einfluss darauf haben, dass es zu einem schnelleren Wachstum beiträgt.“ Diese Hypothese lautete: „Das Projekt sollte während des Projekts getestet worden sein, aber es wurde durch die COVID-19-Pandemie unterbrochen und konnte später nicht wieder aufgenommen werden“, erklärte Christofoletti.

Auswirkungen des Klimawandels

Die Forscher wollten außerdem herausfinden, wie sich die Populationen von Meeresorganismen in einer natürlichen Umgebung mit einem Temperaturgradienten der Meeresoberfläche von etwa 3 °C zwischen dem Warmwassergebiet von Baixada Santista in São Paulo bis zur Ilha Grande in Rio de Janeiro und dem Kaltwassergebiet diversifizieren -Wassergebiete wie die Seenregion. Das Verständnis, wie sich dieser Temperaturgradient auf die natürliche Umwelt auswirkt, könnte ihrer Meinung nach dabei helfen, die möglichen Auswirkungen der Ozeanerwärmung vorherzusagen, die im Jahr 2023 im Südatlantik 1 °C–2 °C über dem Durchschnitt erreichte.

Die Forscher suchten in der südöstlichen Region Brasiliens nach felsigen Küsten mit diesem Temperaturgradienten und unterschiedlich starkem Welleneinfluss, von geschützten Gebieten mit schwacher Wellenenergie bis hin zu Gebieten, die starker Wellenenergie ausgesetzt sind. Dadurch konnten sie den lokalen Effekt der Wellenexposition sowie den Einfluss der Meeresoberflächentemperatur abschätzen.

„Wir hatten zum Beispiel die Gelegenheit zu sehen, wie sich Sturmfluten und Fluten auf die Artenvielfalt auswirken“, sagte Christofoletti.

In Gebieten, in denen die Wellenenergie einen stärkeren Einfluss hatte, waren Seepocken um 50 % häufiger anzutreffen, während Muscheln und Stramonita brasiliensis (eine Art Meeresschnecke oder Wellhornschnecke) dreimal so häufig vorkamen. Eine Erklärung dafür ist, dass die stärkeren Wellen die Nährstoffversorgung über Larven und andere Nahrungsquellen steigerten.

Ein während der Untersuchung felsiger Küsten durchgeführtes Experiment zeigte, dass Seepocken S. brasiliensis in Gebieten, in denen die Wellenenergie einen stärkeren Einfluss hatte, weniger jagten, da die Wellen häufig Raubtiere von den Felsen vertrieben. In Gebieten, in denen die Wellenenergie geringer war, die Beute weniger reichlich vorhanden war und die Raubtiere sich effizienter ernährten, war die Prädation stärker ausgeprägt, da die Wellen kein Hindernis darstellten.

„In einem Szenario, das durch steigende Meeresspiegel und häufigere Extremereignisse gekennzeichnet ist, zeigen die Ergebnisse, dass diese Organismen möglicherweise häufiger vorkommen, aber vor größeren Herausforderungen stehen, sich effizient zu ernähren, was möglicherweise zu einem ökologischen Ungleichgewicht führt. Dies ist im Zusammenhang mit sogar noch wahrscheinlicher.“ Die Erwärmung der Meeresoberfläche führt dazu, dass sie auch tendenziell kleiner wird. Das Ergebnis könnte eine umfassende Veränderung der natürlichen Populationen in dieser Umgebung sein“, sagte André Pardal, Professor an der UNIFESP und Zweitautor des Artikels.

Sie wählten auch felsige Küstenstandorte in der Nähe und fern von Flussmündungen aus, um herauszufinden, wie sich der Süßwasserabfluss auf die Artenvielfalt im Meer auswirkt. Der Klimawandel habe Perioden extremer Regenfälle mit sich gebracht, die zu einem höheren Anteil an Süßwasserabflüssen aus Flüssen in den Ozean führten, stellen die Forscher fest.

„Im Zusammenhang mit dem Klimawandel wird es an einem felsigen Ufer in der Nähe einer Flussmündung, aus dem aufgrund starker Regenfälle mehr Süßwasser abfließt und das stärkeren Wellen und wärmerem Wasser ausgesetzt ist, zu einer Zunahme der Muscheln und einem Rückgang der Raubtiere kommen. so dass sie häufiger vorkommen, den Raum dominieren und die natürliche Artenvielfalt in dieser Umgebung verändern. Das ist ein Beispiel, das sich auf eine einzelne Art konzentriert“, sagte Christofoletti.