Saure Meere: Alge trotzt dem Klimawandel mit rasanter Evolution

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Gute Nachricht von deutschen Forschern: Die weit verbreiteten Kalkalgen können sich besser als vermutet an saurer werdende Ozeane anpassen. Die Einzeller sind ein zentrales Element der Nahrungskette. Doch Experten warnen - vielen anderen Meeresbewohnern wird dies nicht gelingen.

Vom Erdorbit aus zu sehen: Algenblüte vor Cornwall Zur Großansicht
NASA

Vom Erdorbit aus zu sehen: Algenblüte vor Cornwall

Sie sind winzig klein, aber sehr, sehr viele - und dadurch kommt ihnen auch eine wichtige Rolle im Ökosystem der Meere zu: Einzellige Kalkalgen, die in den oberen Meeresschichten leben, zählen, binden per Photosynthese Kohlendioxid und bilden als Teil des Planktons das unterste Ende der Nahrungskette.

Unter günstigen Bedingungen sind sie sogar vom All aus zu sehen, denn die Winzlinge können riesige Algenblüten verursachen. Doch um das Plankton steht es generell nicht gut: Die Menge in den Meeren ist drastisch zurückgegangen, was das Ökosystem Meer an seiner Basis erschüttert. Forscher vermuten, dass der Schwund der Winzlinge im Wesentlichen auf den Klimawandel zurückzuführen ist.

Bei den Kalkalgen ist bekannt, auf welche Weise ihnen der Klimawandel schadet: Die Einzeller bilden ein Skelett aus Kalk, ein Prozess, der in saurem Wasser schlechter funktioniert. Und zurzeit werden die Meere saurer, da der Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre steigt. Denn CO2 löst sich im Wasser, wo es zu Kohlensäure reagiert. Die Versauerung betrifft nicht nur den mehr als 300 Arten von Kalkalgen, sondern auch kalkbildende Muscheln, Schnecken und Korallen.

Erst vor kurzem belegte eine Studie, dass die Kalkbildung vieler Algenarten im sauren Wasser stark gehemmt wird - die Forscher entdeckten allerdings auch Exemplare der Art Emiliania huxleyi, die im stark versauerten Wasser vor Chile extrem starke Schalen bildeten.

Langzeitexperiment über 500 Algen-Generationen

Ein Langzeitexperiment von Forschern des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel zeigte jetzt erneut das Anpassungspotential der weit verbreiteten Art E. huxleyi. Im Fachmagazin "Nature Geoscience" berichtet das Forscherteam um Kai Lohbeck von der einjährigen Testreihe. In diesem Zeitraum bringt die Kalkalge durch ungeschlechtliche Vermehrung rund 500 neue Generationen hervor (sie kann sich auch geschlechtlich fortpflanzen, aber das passierte nicht in diesem Experiment). Die Nachkommen tragen also in der Theorie das gleiche Erbgut, doch durch Mutationen können sich neue Merkmale durchsetzen. In einem Versuch starteten die Forscher mit einer Gruppe genetisch identischer Exemplare, in einem zweiten züchteten sie sechs unterschiedliche.

Die Forscher hielten die Einzeller unter heutigen CO2-Bedingungen sowie unter denen, die für das nächste Jahrhundert vorhergesagt werden und überprüften Wachstums- und Kalkbildungsrate. "Die kleinen Kalkplättchen, aus denen Emiliania huxleyi ihre schützende Hülle aufbaut, waren unter erhöhten CO2-Bedingungen zunächst dünner und leichter. Das hatten wir erwartet", sagt Kai Lohbeck. "Wir waren aber sehr überrascht, dass die Kalkbildungsrate sich bereits nach 500 Generationen wieder dem ursprünglichen Niveau annäherte." Ganz erreichte sie es aber nicht wieder.

Die Untersuchung zeigt, dass sich zumindest diese Einzeller sehr schnell veränderten Bedingungen anpassen können und so wohl auch in der Natur dem Klimawandel trotzen würden. Dies bedeutet aber nicht, dass andere Meereslebewesen die sinkenden pH-Werte der saurer werdenden Meere ähnlich gut verkraften, warnen die Forscher.

Einzeller passen sich schnell an - aber Fische?

Darauf weist auch Heinz-Dieter Franke vom Alfred-Wegener-Institut für Polar-und Meeresforschung in Bremerhaven hin: "Dass sich Einzeller mit einem sehr kurzen Generationszyklus schnell an saureres Wasser anpassen können, ist nicht sehr überraschend. Tiere, die nicht innerhalb eines Jahres 500 Generationen hervorbringen, sondern sich nur jährlich oder seltener fortpflanzen, werden es da deutlich schwerer haben."

Franke weist auf ein anderes Problem hin, das die Ozeanversauerung mit sich bringt: Die Vorgänge der Befruchtung und Frühentwicklung von Fischen und anderen Organismen, die nur in einem sehr engen pH-Bereich funktionieren. "Diese Prozesse sind um einiges komplexer als die Kalkbildung von Einzellern", sagt der nicht an der aktuellen Studie beteiligte Forscher. Es werde daher schwierig für diese Tiere, sich an die schnell sinkenden pH-Werte erfolgreich anzupassen und zu überleben.

Die Grenzen der evolutionären Anpassung zeigen sich auch, wenn man einen Blick zurück wirft, meint Ulf Riebesell vom Geomar. "Vergleichbare Veränderungen der Umweltbedingungen wie die aktuelle Ozeanversauerung haben in der Vergangenheit wiederholt zu Massenaussterben geführt, und dies obwohl die Veränderungen damals zehn bis hundert Mal langsamer abliefen als heute."

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1.
martinspiegelt 08.04.2012
Lizards Rapidly Evolve After Introduction to Island (http://news.nationalgeographic.com/news/2008/04/080421-lizard-evolution.html) dieser Artikel zeigt, dass sich auch komplexere Lebensformen sehr schnell an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Was mich brennend interessiert: Kennt sich jemand in der Materie so gut aus um sagen zu können ob es sich bei den Anpassungen der Algen wirklich um Mutationen oder eher um "genetisches Recycling" (tut mir leid mir fehlt hier der Fachbegriff) also lediglich um die Wiederverwendung früherer evolutionärer Errungenschaften handelt?
2.
silverhair 09.04.2012
Zitat von martinspiegeltLizards Rapidly Evolve After Introduction to Island (http://news.nationalgeographic.com/news/2008/04/080421-lizard-evolution.html) dieser Artikel zeigt, dass sich auch komplexere Lebensformen sehr schnell an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Was mich brennend interessiert: Kennt sich jemand in der Materie so gut aus um sagen zu können ob es sich bei den Anpassungen der Algen wirklich um Mutationen oder eher um "genetisches Recycling" (tut mir leid mir fehlt hier der Fachbegriff) also lediglich um die Wiederverwendung früherer evolutionärer Errungenschaften handelt?
Mhh, zeigt der Artikel nicht wirklich: Er zeigt nur, das man unter "ähnlichen Lebensbedingungen" in relativ kurzer Zeit eine grosse Vielzahl von Mutionen feststellen kann - das ist aber keineswegs identisch zu einer anpassung an "veränderte Lebensbedinungen" wie sie gerade in den Weltmeeren stattfindet! Ist ein ähnlicher Unterschied als wenn sie in einer Stadt in ein anderes Stadtviertel ziehen (Reiche, Arme, Künstler ...) oder ob sie nach Libyen ziehen wo man noch in Lehmhäusern und ohne Fenster teilweise baut .. und eine ganz andere Temperatur im Jahr vorfinden! Auch sind "Reptilien" => (Dinos) doch sehr unterschiedlich zu säugetieren - es ist eher ein biologisches Wunder das überhaupt Reptilien in dieser Art überlebt haben .. Auch ist die Art der Anpassung dort unterschiedlich zur Frage, kann man seine "Essgewohnheiten" anpassen , den darum handelt es sich beim Problem der Übersäuerung der Weltmeere , nicht darum ob man einen grösseren/kleineren Kopf bekommt - das ist ziemlich unwichtig dagegen! Und ohne zu tief zu steigen - die Evolution besitzt kein "Gedächnis" - sprich, eine Mutation die früher mal im Erbgut entstanden ist , dann durch eine andere "ausgewechseltwurde" wird nicht wieder "reaktiviert" durch das eintreten der alten Umweltbedingungen - es ist dann trotzdem immer noch eine "Zufällige Mutation" die vielleicht hier etwas schon eingebautes wieder aktiviert. Die Evolution führt auch kein Notizbuch darüber .. ach das hat mal funktioniert , also wird es wieder funktionieren - es ist jedesmal nur ein zufälliger Test - Überlebt das Lebenwesen in der neuen Umwelt oder nicht! Und Algen stehen an der Basis der evolotionären Entwicklung überhaupt , deren DNA ist vielfach kürzer, und enthält damit auch viel viel weniger frühere Erbcode änderungen als Überreste als die danach entstandenen Lebewesen. Auch verschwinden wieder alte "Erbgutinformationen" wieder - ansonsten müßte ja auch immer mehr "historischer Müll" in der gleichen Zellen grösse untergebracht und verwaltet werden. Da ist es letztlich kaum wahrscheinlich das eine Modifikation die irgendwann mal vielleicht nützlich war heute noch im Code "versteckt" erhalten ist! Konkret könnte also ihre Frage nur durch eine detailliert - und damit auch sehr aufwendige Analyse der DNA der unterschiedlichen "Alter" durchgeführt werden - und das wäre dann schon wieder ein eigenes - wohl eher langjähriges Forschungsprojekt!
3. Es lebe die Panikmache
germanvirgin 09.04.2012
Zitat von sysopNASAGute Nachricht von deutschen Forschern: Die weit verbreiteten Kalkalgen können sich besser als vermutet an saurer werdende Ozeane anpassen. Die Einzeller sind ein zentrales Element der Nahrungskette. Doch Experten warnen - vielen anderen Meeresbewohnern wird dies nicht gelingen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,826000,00.html
wow, wie schnell Forscher immer wieder an solche Erkenntnisse gelangen. Doch nach ein paar Jahren wird alles verworfen und neue Thesen erstellt. 500 Algengenerationen, so ein Quatsch, am Ende dauerte die Studie doch nur ein Jahr. Ein Jahr ist gemessen an der Entwicklung in und auf der Erde noch nicht mal ein Augenblick. Aber gut das wir Klimawandel haben, der kann sich nicht wehren, da kann mal alles drauf schieben. Oh wie stupid die Menschen sind.
4. Es wird langweilig....
paml1983 09.04.2012
Zitat von sysopNASAGute Nachricht von deutschen Forschern: Die weit verbreiteten Kalkalgen können sich besser als vermutet an saurer werdende Ozeane anpassen. Die Einzeller sind ein zentrales Element der Nahrungskette. Doch Experten warnen - vielen anderen Meeresbewohnern wird dies nicht gelingen. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,826000,00.html
---------------------------------------- Eine Übersäuerung der Meere gibt es nicht - ganz einfach und bereits über etliche hunderte (!) diverser Studien, auch im Maganzin "Nature" veröffentlichte, eindeutig erwiesen. Dennoch gibt es Artikel darüber! Dieser "alarmistische Unsinn" wird langsam aber sich "langweilig"... gäähn!
5.
Staunewieeinkind 09.04.2012
Zitat von paml1983---------------------------------------- Eine Übersäuerung der Meere gibt es nicht - ganz einfach und bereits über etliche hunderte (!) diverser Studien, auch im Maganzin "Nature" veröffentlichte, eindeutig erwiesen. Dennoch gibt es Artikel darüber! Dieser "alarmistische Unsinn" wird langsam aber sich "langweilig"... gäähn!
paml1983, da bringen Sie aber mal, vielleicht absichtlich, ein paar Begriffe durcheinander! Denn es ist in den wissenschaftlichen Studien und auch in diesem Artikel nicht die Rede von "Übersäuerung", sondern von "Versauerung". Der Unterschied scheint klein, ist aber dennoch wichtig. Denn es ist nie behauptet worden, dass der pH-Wert der Meere in den saueren Bereich absinken würde. Dies ist tatsächlich nicht möglich, denn selbst wenn wir (Achtung: Gedankenexperiment) allen fossil gebundenen Kohlenstoff verbrennen und als Kohlendioxid in die Atmosphäre blasen würden und selbst wenn dieser dann vollständig in die Ozeane eingetragen würde (was allein schon physikalisch unmöglich ist), ja selbst dann würde der pH-Wert nicht unter den Wert 7 sinken. Es geht in den Studien und Berichten IMMER um das messbare Absinken des pHs. Heute liegt er durchschnittlich bei 8,1, also deutlich nicht sauer, aber immer schon 0,12 Einheiten niedriger als vor der Industrilialisierung. Daher wird von der Versauerung gesprochen, denn es geht um eine tendenzielle Beschreibung. Mit sinkendem pH-Wert nimmt die Korrosivität der Kalkminerale Aragonit und Calcit, aus denen viele kalkbildende Meeresbewohner ihre Gehäuse bauen, stark zu. Sie lösen sich also nach und nach auf, wie ein Stück Kreide in einer Säure. Daher spricht man von Versauerung. Aber wenn Sie mögen, dann schicken Sie mir doch gerne mal eine der von Ihnen behaupteten Studien. Interessiert mich sehr.
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