Steigendes CO2 könnte Arten-Gleichgewicht in stehenden Gewässern stören
Nicht nur die Ozeane versauern durch den menschengemachten Klimawandel, auch Süßwassersysteme sind betroffen – und das könnte Folgen für die darin lebenden Organismen haben. Zu diesem Schluss kommen Biologen der Ruhr-Universität Bochum nach einer Analyse von Langzeitdaten verschiedener deutscher Talsperren und kontrollierten Laborexperimenten mit Süßwasserorganismen. Die Ergebnisse veröffentlichte das Team um Linda Weiss, Leonie Pötter und Prof. Ralph Tollrian vom Bochumer Lehrstuhl für Evolutionsökologie und Biodiversität der Tiere in der Zeitschrift „Current Biology“ vom 22.01.2018.
Linda Weiss (links), Leonie Pötter und Ralph Tollrian haben die ökologischen Folgen steigender CO2-Konzentrationen in stehenden Gewässern erforscht. – Foto © RUB Marquardt
„Die Versauerung der Ozeane wird oft als böser Zwilling des Klimawandels bezeichnet“, sagt Weiss. „In der Tat belegen inzwischen viele Studien, dass die marinen Ökosysteme unter den steigenden Kohlendioxidmengen in den Weltmeeren leiden. Süßwassersysteme sind bislang kaum erforscht worden. Unsere Studie belegt jedoch, dass auch die Versauerung von Seen ein Problem ist.“
Kohlendioxid-Werte in vier Talsperren über 35 Jahre analysiert
Das Bochumer Team wertete Daten von vier deutschen Talsperren aus, die als Trinkwasserquellen dienen und monatlich kontrolliert werden. Das Wasserwirtschaftsunternehmen Ruhrverband stellte die Messwerte von 1981 bis 2015 zur Verfügung. Daten bis 1999 lagen zunächst nur in Papierform vor und wurden im mehrtägiger Arbeit von Leonie Pötter und drei freiwilligen Studierenden digitalisiert.
Die Analyse ergab, dass die CO2-Menge in den Talsperren über die Zeit kontinuierlich anstieg und der pH-Wert um durchschnittlich 0,01 pro Jahr sank. Um die ökologischen Folgen dieses Wandels abschätzen zu können, untersuchten die Bochumer Biologinnen und Biologen, wie sich die veränderten Umweltbedingungen auf eine Schlüsselart in Süßwasser-Ökosystemen auswirkt. Sie arbeiteten mit Daphnien, auch Wasserflöhe genannt, die Nahrungsquelle für viele andere Organismen sind.
Reaktion auf Fressfeinde untersucht
Daphnien bilden in Anwesenheit von Fressfeinden verschiedene Verteidigungsmechanismen aus; sie ändern etwa ihre Körperform oder lassen kleine Dornen im Nacken wachsen. Wie genau die Reaktion der Daphnien ausfällt, hängt davon ab, welcher Räuber hauptsächlich in ihrer Umgebung lebt. Die Wasserflöhe erkennen ihre Fressfeinde anhand von chemischen Signalen, die sie sozusagen riechen können, und prägen entsprechende Verteidigungen aus. Das sichert das langfristige Überleben der Population.
Daphnia longicephala (oben) vergrößert in Anwesenheit ihrer Fressfeinde den Kopf (oben rechts). Daphnia pulex (unten) reagiert auf eine solche Bedrohung mit kleinen Dornen im Nacken (unten rechts). – Foto © RUB, Linda Weiss
Die Forscher untersuchten zwei Arten von Daphnien in drei verschiedenen Kulturmedien, die sich in der Menge an CO2 im Wasser unterschieden. Zu einigen Daphnien-Proben gaben sie die chemischen Signale hinzu, über die die Wasserflöhe normalerweise die Anwesenheit ihrer Fressfeinde aufspüren: die Räuberstoffe der Büschelmückenlarve Chaoborus und der Wasserwanze Notonecta. Sie erfassten dann, wie die Daphnien auf die chemischen Signale unter den verschiedenen CO2-Bedingungen reagierten.
Erhöhte CO2-Werte bremsen Abwehrmechanismen
Die Ergebnisse waren für beide untersuchten Arten, Daphnia pulex und Daphnia longicephala, gleich: Je höher die CO2-Konzentration im Kulturmedium war, desto weniger stark waren die Verteidigungen der Daphnien ausgeprägt. Der Grund: Die erhöhten CO2-Level störten vermutlich den Riechsinn der Wasserflöhe; sie konnten die chemischen Signalstoffe und somit die Anwesenheit ihrer Fressfeinde schlechter detektieren als bei niedrigeren CO2-Werten.
„Viele Süßwasserorganismen verlassen sich auf ihren Riechsinn“, erklärt Linda Weiss. „Wenn die steigenden CO2-Werte diesen Sinn auch bei anderen Spezies beeinträchtigen, könnte das weitreichende Folgen für das gesamte Ökosystem haben. Wir brauchen nun weitere Studien, um herauszufinden, ob es sich bei der Versauerung von Süßwassersystemen um ein globales Phänomen handelt und wie andere Spezies auf steigende CO2-Werte reagieren.“
[note Linda Weiss wurde von der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina unterstützt, Co-Autorin Leonie Pötter von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt.]
Originalveröffentlichung:
Linda Weiss, Leonie Pötter, Annika Steiger, Sebastian Kruppert, Uwe Frost, Ralph Tollrian: Rising pCO2 in freshwater ecosystems has the potential to negatively affect predator induced defenses in Daphnia, in: Current Biology, 2018, DOI: 10.1016/j.cub.2017.12.022
->Quelle: Ruhr-Universität-Bochum (RUB).de/wissenschaft/2018-01-12