Hamburg

Wie sich der Klimawandel in der Ostsee auswirkt

Das Herz des Hornhecht-Embryos schlägt und die Flossen bewegen sich
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Untersuchungen an der Uni Hamburg zeigen: Ein steigender CO2-Gehalt im Meerwasser bringt junge Hornhechte stark in Bedrängnis

Hamburg. Der Hornhecht hat eine lange spitze Nase, grasgrüne Gräten und ist ein Raubfisch der Ostsee. Er hat kaum Feinde. Verändert sich seine Anzahl, hat dies Einfluss auf andere Fische und Organismen im Nahrungsnetz, zum Beispiel auf den Hering. Die Beziehungen zwischen Räuber und Beute im Meer sind stets komplex verflochten. Hinzu kommen jetzt Veränderungen durch den Klimawandel. Wie wirken diese konkret auf die Tiere?

Hornhechte reagieren auf Klimaveränderungen

Mit meinem Team erforsche ich am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) an der Universität Hamburg, wie es der Hornhecht verkraftet, wenn sowohl die Temperatur als auch der Kohlendioxidgehalt im Wasser, das CO, weiter ansteigen werden.

Häufig werden solche Zusammenhänge an Jungfischen erforscht. Für mich war jedoch wichtig, die Einflüsse von Anfang an zu untersuchen. Ich wollte daher mit der Phase der Befruchtung starten. Nicht ganz einfach, da der Hornhecht noch nicht umfassend erforscht ist. Wir wissen, dass er vom Atlantik in die Ostsee einwandert, um sich fortzupflanzen. Einige Fische laichen dabei schon vor der Insel Fehmarn, während andere weiter nach Osten ziehen.

Forschung begann in der Phase der Befruchtung

Im Frühjahr haben wir laichbereite Tiere von Fischern in Travemünde bekommen. Laut einer Studie aus den 1970er Jahren entwickeln sich die Hornhechte ab 17 Grad am besten. Wir brachten also Eier und Spermien in 17 Grad warmem Wasser zusammen, doch 80 Prozent der Embryos überlebten die ersten drei Tage nicht. Die Temperatur war eindeutig nicht optimal.

Weil Hornhechte nur wenige Wochen im Jahr laichen, drängte jetzt die Zeit. Würden wir keine neuen befruchteten Eier bekommen, müssten wir ein ganzes Jahr warten. Schließlich fanden wir noch einen Fischer weiter östlich, der im Greifswalder Bodden Hornhechte für uns fangen konnte. Parallel änderten wir den Versuchsaufbau: Die Befruchtung sollte bei der aktuell gemessenen Wassertemperatur von 13 Grad stattfinden. Diesmal klappte es deutlich besser!

Temperaturszenarien wurden simuliert

Wir starteten die Tests. Mehrere Tausend Embryos wurden auf vier Versuchsbecken aufgeteilt, denn wir wollten die heutigen und die zukünftigen Klimafaktoren unabhängig voneinander testen. Wir simulierten zwei Temperaturszenarien. Für die „heutige“ Wassertemperatur wählten wir eine Erwärmung von 0,1 Grad Celsius pro Tag, was in etwa der durchschnittlichen natürlichen Erwärmung im Bodden im Frühjahr entspricht.

Für die zukünftige Temperatur im Klimawandel erwärmten wir das Wasser um 0,3 Grad pro Tag. Beide Temperaturen kombinierten wir jeweils einmal mit viel und mit wenig CO-Gehalt, um die heutigen und zukünftigen CO-Bedingungen zu simulieren. Die Werte entnahmen wir dabei dem Szenario des Weltklimaberichts der Vereinten Nationen, bei dem der Ausstoß von Treibhausgasen weitergeht wie bisher. Demnach würde sich der CO-Gehalt von rund 400 Parts per Million auf 1300 erhöhen.

Hoher CO-Gehalt führte zum Embryosterben

Eines der Ergebnisse war besonders extrem: Im Wasser mit hohem CO-Gehalt starben wiederum 80 Prozent der Embryonen in den ersten drei Tagen, bei heutigem CO nur 20 Prozent. Erstaunlicherweise spielte der Temperaturanstieg in dieser Phase keine Rolle. Stattdessen wird der Einfluss von CO sichtbar.

Die jungen geschlüpften Hornhechte aus dem Experiment haben wir anschließend auf ihre Fitness getestet. Ergebnis: Auch die wenigen Überlebenden, die mit viel CO herangewachsen waren, waren später genau so fit wie ihre Kollegen aus den anderen Becken. Sie schnitten bei Körperbau, Schwimmleistung und Stoffwechselaktivität gleich gut ab. Der Hornhecht hat also durchaus Potenzial, sich an neue Lebensbedingungen anzupassen.

Geringe Anzahl überlebender Embryos

Dramatisch bleibt die geringe Anzahl der überlebenden Embryonen. Ein wichtiges Fazit: Wir müssen auch die Embryos studieren! Der drastische Effekt von CO ließ sich bei den entwickelten Jungfischen schlicht nicht mehr feststellen – wer es einmal geschafft hatte, war ebenso robust wie die anderen.

Die Autorin Dr. Katarina Alter ist Meeresbiologin und Expertin für die Physiologie der Fische in einem sich ändernden Klima.