Hamburg. Uralte Minialgen sollen den Forschern verraten, wie sich Planktonarten an den Klimawandel anpassen.
Pflanzliches Plankton ist erstaunlich: Trotz Miniformat bildet es die Nahrungsgrundlage für das Leben im Meer und produziert die Hälfte des Sauerstoffs auf der Erde. In der Meeresforschung beobachten wir darum, wie sich der Klimawandel auf die kleinen Algen auswirkt. Passen sie sich den höheren Temperaturen an? Dazu habe ich erstmals die Urahnen einer Planktonart wiederbelebt, die lange Jahre im Sediment ruhen kann. Was zeigt der Vergleich mit den Artgenossen von heute?
Am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit arbeite ich mit so genannten Dinoflagellaten. Meine „Dinos“ stammen aus dem Meeresboden vor der Küste von Helsinki. Ihr Leben wird stark von der Temperatur beeinflusst. Wird ihnen zu warm, verkapseln sie sich, fallen in ein Ruhestadium und sinken zum Meeresboden. Im Sediment können sie dann lange Zeit ohne Sauerstoff überdauern. Wenn das Meereis taut und im Frühjahr erste Sonnenstrahlen auf die dunkle Wasseroberfläche treffen, können die Ruhestadien wieder aktiv werden. Frühjahrsstürme wirbeln den Boden auf, so bekommen sie wieder Kontakt mit Sauerstoff und Licht. Dann schlüpfen frische Zellen und steigen an die Meeresoberfläche. Null bis sechs Grad Celsius ist ihre Lieblingstemperatur. Sie verbrauchen dann massenhaft Nährstoffe, verdoppeln dabei jeweils alle drei Tage ihre Zahl und bilden so zusammen mit anderen Arten eine mächtige Algenblüte aus.
Doch wann die Dinos typischerweise blühen, hat sich im Kalender bereits verschoben. In den letzten 30 Jahren trat die Blüte durchschnittlich rund zehn Tage früher ein – eine deutliche Veränderung! Haben sich die Dinos also angepasst? Dies wollte ich im Vergleich mit ihren Vorfahren herausfinden.
Die Proben aus dem Boden vor Helsinki konnten wir mit Hilfe von radioaktiver Zeitbestimmung datieren, sie waren tatsächlich schon 100 Jahre alt. In dieser Zeitspanne hat sich das Wasser dort um rund 0,8 Grad Celsius erwärmt, für die Algen ein riesiger Sprung. Die 100-Jährigen haben wir zunächst vorsichtig gesäubert und für mehrere Wochen bei rund drei Grad in frischem Wasser gehalten. Immer mit der Frage: Werden die Ruhestadien aufwachen und frische Dinos schlüpfen?
Es hat geklappt! Winzige lebendige Zeitzeugen von 1920 schwammen vor mir in einem Becherglas. Mit einer Mikropipette saugte ich die Zellen einzeln auf und ließ sie sich anschließend getrennt voneinander vermehren. Zum Vergleich nahm ich Ruhestadien von heute und unterzog sie derselben Prozedur. Anschließend beobachtete ich sie bei verschiedenen Temperaturen für mehrere Wochen.
So konnte ich zunächst einige Faktoren ausschließen: Die heutigen Dinos vermehrten sich nicht etwa schneller, sondern im selben Tempo wie die alten. Sie schlüpfen auch weiterhin bei den gleichen Wassertemperaturen wie vor 100 Jahren und fallen wie gehabt bei maximal 14 Grad ins Ruhestadium – ihr Temperaturfenster ist also gleich geblieben. Auch die Größe hat sich nicht verändert.
Doch dann entdeckte ich, dass viele der aktuellen Algen deutlich langsamer neue Ruhestadien bildeten. Während sich ein Gutteil der Alten schon bei sieben bis neun Grad einkapselte, ist diese Zahl unter den heutigen Dinos viel kleiner. Dies könnte eine Strategie sein. Das Wasser ist heute schon früher im Jahr wärmer. Wenn die Dinos nach altem Muster schon reihenweise in ihr Ruhestadium fielen, hätten sie nicht mehr genügend Zeit, ihre Algenblüte auszubilden. Doch die Blüte ist auch für den eigenen Nachwuchs ganz entscheidend.
Offenbar haben die heutigen Dinos ihren Lebensrhythmus an die höheren Temperaturen angepasst. Und wir wissen jetzt: Im Sediment sind womöglich viele weitere Antworten zur Anpassung an den Klimawandel verborgen.
Die Forschung zum Klimawandel in Hamburg
Exzellenzcluster: Die Klimaforschung in Hamburg genießt internationales Renommee. Das Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit der Universität Hamburg (CEN), das Max-Planck-Institut für Meteorologie, das Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und das Deutsche Klimarechenzentrum bilden gemeinsam das Exzellenzcluster für Klimaforschung (CliSAP). Einmal im Monat präsentieren CliSAP-Forscher den Lesern des Hamburger Abendblatts Ergebnisse aus ihren Gebieten.
Jana Hinners ist Meeresbiologin und Expertin für Phytoplankton am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN). Sie erforscht, wie sich der Klimawandel auf kleine Algen auswirkt.