Da Treibhausgasemissionen die Weltmeere weiter erwärmen, könnte die biologische Vielfalt der Meere innerhalb der nächsten Jahrhunderte auf ein Niveau sinken, das seit dem Aussterben der Dinosaurier nicht mehr erreicht wurde, so eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichte Studie Wissenschaft von Forschern der Princeton University.
Die Autoren des Papiers modellierten die zukünftige Meeresbiodiversität unter verschiedenen prognostizierten Klimaszenarien. Sie fanden heraus, dass, wenn die Emissionen nicht eingedämmt werden, allein Artenverluste durch Erwärmung und Sauerstoffmangel die erheblichen Auswirkungen widerspiegeln könnten, die der Mensch bereits um 2100 auf die marine Biodiversität hat höchstes Aussterberisiko, berichteten die Autoren.
„Aggressive und schnelle Reduzierungen der Treibhausgasemissionen sind entscheidend, um ein großes Massensterben von Meeresarten zu vermeiden“, sagte der leitende Autor Curtis Deutsch, Professor für Geowissenschaften und das High Meadows Environmental Institute in Princeton.
Die Studie ergab jedoch, dass die Umkehrung der Treibhausgasemissionen das Aussterberisiko um mehr als 70 % verringern könnte. „Der Silberstreif am Horizont ist, dass die Zukunft nicht in Stein gemeißelt ist“, sagte Erstautor Justin Penn, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Geowissenschaften. „Die Größenordnung des Aussterbens, die wir gefunden haben, hängt stark davon ab, wie viel Kohlendioxid vorhanden ist [CO2] wir emittieren vorwärts. Es bleibt noch genug Zeit, um den Verlauf der CO2-Emissionen zu ändern und das Ausmaß der Erwärmung zu verhindern, das dieses Massensterben verursachen würde.“
Deutsch und Penn, die die Studie initiierten, als sie beide an der University of Washington waren, kombinierten vorhandene physiologische Daten zu Meeresarten mit Modellen des Klimawandels, um vorherzusagen, wie sich Änderungen der Lebensraumbedingungen in den nächsten Jahren auf das Überleben von Meerestieren auf der ganzen Welt auswirken werden Jahrhunderte. Die Forscher verglichen ihr Modell mit dem Ausmaß vergangener Massensterben, die in den Fossilienbeständen erfasst sind, und bauten auf ihren früheren Arbeiten auf, die das geografische Muster des Aussterbens am Ende des Perm vor mehr als 250 Millionen Jahren – dem tödlichsten Aussterbeereignis der Erde – mit den zugrunde liegenden Ursachen verbanden. nämlich Klimaerwärmung und Sauerstoffverlust aus den Ozeanen.
Die Forscher fanden heraus, dass ihr Modell, das die zukünftige Artenvielfalt der Meere projiziert, der Fossilienbestand des Aussterbens am Ende des Perm und tatsächlich die Verteilung der Arten, die wir jetzt sehen, einem ähnlichen Muster folgen – wenn die Meerestemperatur steigt und die Sauerstoffverfügbarkeit sinkt, gibt es einen deutlichen Rückgang in der Fülle von Meereslebewesen.
Wassertemperatur und Sauerstoffverfügbarkeit sind zwei Schlüsselfaktoren, die sich ändern werden, wenn sich das Klima aufgrund menschlicher Aktivitäten erwärmt. Wärmeres Wasser ist selbst ein Risikofaktor für Arten, die an kühlere Klimazonen angepasst sind. Warmes Wasser enthält auch weniger Sauerstoff als kühleres Wasser, was zu einer trägeren Ozeanzirkulation führt, die die Sauerstoffversorgung in der Tiefe verringert. Paradoxerweise steigen die Stoffwechselraten der Arten mit der Wassertemperatur, sodass der Bedarf an Sauerstoff steigt, wenn das Angebot abnimmt. „Sobald die Sauerstoffversorgung nicht mehr den Bedürfnissen der Arten entspricht, erwarten wir erhebliche Artenverluste“, sagte Penn.
Meerestiere haben physiologische Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, mit Umweltveränderungen fertig zu werden, aber nur bis zu einem bestimmten Punkt. Die Forscher fanden heraus, dass polare Arten mit größerer Wahrscheinlichkeit weltweit aussterben, wenn eine Klimaerwärmung eintritt, weil sie keine geeigneten Lebensräume haben, in die sie sich bewegen können. Tropischen Meeresarten wird es wahrscheinlich besser gehen, weil sie Eigenschaften haben, die es ihnen ermöglichen, mit den warmen, sauerstoffarmen Gewässern der Tropen zurechtzukommen. Da sich die Gewässer nördlich und südlich der Tropen erwärmen, können diese Arten möglicherweise in neue geeignete Lebensräume migrieren. Der äquatoriale Ozean ist jedoch bereits so warm und sauerstoffarm, dass ein weiterer Temperaturanstieg – und eine damit einhergehende Sauerstoffabnahme – ihn für viele Arten lokal unbewohnbar machen könnte.
Die Forscher berichten, dass das von ihrem Modell projizierte Aussterbemuster – mit einem größeren globalen Artensterben an den Polen im Vergleich zu den Tropen – das Muster vergangener Massensterben widerspiegelt. Eine Studie von Deutsch und Penn, veröffentlicht in Wissenschaft im Jahr 2018 zeigten, dass temperaturabhängige Erhöhungen des metabolischen Sauerstoffbedarfs – gepaart mit einer Verringerung der Sauerstoffverfügbarkeit aufgrund von Vulkanausbrüchen – die geografischen Muster des Artenverlusts während des Aussterbens am Ende des Perms erklären können, das 81 % der Meeresarten tötete.
Das neue Papier verwendete ein ähnliches Modell, um zu zeigen, dass die anthropogene Erwärmung das Aussterben desselben physiologischen Mechanismus in einem vergleichbaren Ausmaß antreiben könnte, wenn die Erwärmung groß genug wird, sagte Penn. „Das Breitengradmuster im Fossilienbestand zeigt die Fingerabdrücke des vorhergesagten Aussterbens, das durch Änderungen der Temperatur und des Sauerstoffs verursacht wird“, sagte er.
Das Modell hilft auch, ein anhaltendes Rätsel im geografischen Muster der marinen Biodiversität zu lösen. Die marine Biodiversität nimmt von den Polen zu den Tropen stetig zu, fällt aber am Äquator ab. Dieser äquatoriale Einbruch war lange Zeit ein Rätsel – Forscher waren sich nicht sicher, was ihn verursacht, und einige haben sich sogar gefragt, ob er echt ist. Das Modell von Deutsch und Penn liefert eine plausible Erklärung für den Rückgang der äquatorialen Meeresbiodiversität – die Sauerstoffversorgung in diesen warmen Gewässern ist für einige Arten zu gering, um sie zu tolerieren.
Die große Sorge sei, dass der Klimawandel große Teile des Ozeans ähnlich unbewohnbar machen werde, sagte Penn. Um die relative Bedeutung des Klimas für das Aussterben zu quantifizieren, verglichen er und Deutsch zukünftige Aussterberisiken durch die Klimaerwärmung mit Daten der International Union for Conservation of Nature (IUCN) zu aktuellen Bedrohungen für verschiedene Meerestiere. Sie fanden heraus, dass der Klimawandel derzeit 45 % der vom Aussterben bedrohten marinen Arten betrifft, aber nach Überfischung, Transport, Stadtentwicklung und Umweltverschmutzung nur der fünftwichtigste Stressfaktor ist.
Allerdings, sagte Penn, könnte der Klimawandel all diese Stressfaktoren bald in den Schatten stellen: „Extreme Erwärmung würde zu klimabedingten Artensterben führen, die gegen Ende des Jahrhunderts mit allen derzeitigen menschlichen Stressfaktoren zusammen konkurrieren werden.“
Das Papier „Avoiding Ocean Mass Extinction from Climate Warming“ wurde am 29 Wissenschaft.
Justin L. Penn et al., Vermeidung des Massensterbens der Ozeane durch Klimaerwärmung, Wissenschaft (2022). DOI: 10.1126/science.abe9039. www.science.org/doi/10.1126/science.abe9039