Arktischer Klimawandel und Umweltverschmutzung

Auswirkung auf Nahrungssuche und Fitness von Krabbentauchern schon innerhalb von zehn Jahren

Die anhaltenden globalen Veränderungen setzen die Meeres-Ökosysteme der Arktis drastischen Umweltveränderungen aus, vor allem durch die Erwärmung der Meere, den Schwund des Meereises und die zunehmende Verschmutzung. Um die Auswirkungen auf das ökologische Funktionieren der arktischen Meere zu testen, haben Forscher aus Frankreich, Kanada und den USA eine 12jährige integrative Studie mit Krabbentauchern, dem am häufigsten vorkommenden Seevogel in der atlantischen Arktis, durchgeführt und in Nature publiziert.

Françoise Amélineau (Montpellier) et al. überwachten die Nahrungsökologie, die Fortpflanzung, das Überleben und den Körperzustand der Brutvögel und testeten die Zusammenhänge zwischen diesen biologischen Variablen und einer Reihe von Umweltparametern wie der Meereiskonzentration (Sea Ice Concentration – SIC) und der Quecksilberbelastung. Krabbentaucher zeigten als Reaktion auf die SIC eine beträchtliche Flexibiliität, mit immer tieferen und längeren Tauchgängen, aber weniger Zeit unter Wasser und mehr Flugzeit, als die SIC abnahm. Ihre Ernährung enthielt auch weniger fetthaltige, eiskalte Beute, wenn die SIC abnahm. Darüber hinaus wurden im Gegensatz zu früheren jährlichen Studien nur wenige Krabbentaucher durch Umweltveränderungen beeinflusst: Der Körperzustand Erwachsener und die Wachstumsrate der Küken waren negativ mit SIC- und Quecksilberverunreinigungen verbunden. Allerdings wurde trotz hoher interner Variabilität kein Trend zum Überleben bei Erwachsenen gefunden. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass potenzielle Vorteile milderer klimatischer Bedingungen in Ostgrönland durch eine zunehmende Verschmutzung in der Arktis ausgeglichen werden können.

Darüber hinaus wurden im Gegensatz zu früheren jährlichen Studien nur wenige Krabbentaucher-Fitnesseigenschaften durch Umweltveränderungen beeinflusst: Der Körperzustand bei Erwachsenen und die Wachstumsrate der Küken waren negativ mit SIC- und Quecksilberverunreinigungen verbunden. Allerdings wurde trotz hoher interner Variabilität kein Trend zum Überleben bei Erwachsenen gefunden. Die Autoren: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass potenzielle Vorteile milderer klimatischer Bedingungen in Ostgrönland durch eine zunehmende Verschmutzung in der Arktis wettgemacht werden können. Insgesamt betont unsere Studie die Bedeutung von Langzeitstudien, die Ökologie und Ökotoxikologie integrieren.“

Arktische Biotope sind mit schnellen Umweltveränderungen konfrontiert. Die Arktis erwärmt sich doppelt so schnell wie jeder andere Ort auf der Erde, mit sichtbaren negativen Auswirkungen auf die Verteilung des Meereises, sich deutlich ändernden Windregimen und Niederschlagsmengen. Das gleichzeitige Auftreten von Konkurrenten, Parasiten oder Schadstoffen stellt eine zusätzliche neue Bedrohung für die arktische Tierwelt dar. In diesem Zusammenhang besteht ein dringender Bedarf an langfristigen Überwachungsprogrammen zur Untersuchung arktischer Arten und Ökosystemreaktionen auf verschiedene Umweltveränderungen.

Dies gilt insbesondere für den Norden, da arktische Ökosysteme im Vergleich zum Rest der Welt schlecht untersucht sind. In dieser Region verdienen die Küsten besondere Aufmerksamkeit; sie beherbergen endemische Seevögel, die als starke ökologische Indikatoren identifiziert wurden und für die arktischen Völker symbolisch sind. Seevögel werden in Polargebieten einer ganzen Reihe von Langzeitüberwachungsprogrammen unterzogen. Die meisten dieser Studien konzentrieren sich jedoch auf Subantarktis und Antarktis, und integrative Langzeitstudien über die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf die Nahrungsökologie – Fitness-Untersuchungen arktischer Seevögel sind selten. Diese sind jedoch erforderlich, um das Auftreten von Veränderungen des Ökosystems bei diesen empfindlichen Arten vollständig zu erfassen.

„In dieser Studie konzentrierten wir uns auf Krabbentauchers (Alle alle), die am häufigsten vorkommende Seevogelbesiedlung in der Arktis (geschätzt 40 bis 80 Millionen Individuen). Krabbentaucher sind in regionalen Nahrungsnetzen ökologisch wichtig und könnten durch den anhaltenden Umweltwandel negativ beeinflusst werden. Bemerkenswert ist, dass Krabbentaucher Zooplanktonfresser sind, und die Verteilung ihrer wichtigsten Beute, der Ruderfußkrebse, ändert sich mit der Erwärmung des Nordatlantiks.

Infolgedessen erstreckt sich das Verbreitungsgebiet der kleinsten und weniger energiereichen Art Calanus finmarchicus atlantischen Ursprungs nach Norden. Dies kann dazu führen, dass die beiden größeren und energetisch bevorzugten arktischen Arten C. glacialis und C. hyperboreus ersetzt werden, die von den kleinen Krabbentauchern bevorzugt werden. Eine solche Änderung könnte verhindern, dass Vögel ihren Energiebedarf decken können. Obwohl frühere Studien gezeigt haben, dass kleine Krabbentaucher aus verschiedenen Kolonien eine starke Verhaltensplastizität bei der Nahrungssuche und der Verfügbarkeit von Beutetieren aufweisen können, wurden diese Studien in der Größenordnung einer oder weniger Brutzeiten durchgeführt, und längerfristige Auswirkungen sind unbekannt.

Darüber hinaus sind die größten Krabbentaucher-Populationen auf Meereis und Polynjen (große offene Wasserflächen oder dünne Eisschicht im arktischen oder antarktischen Meer) angewiesen, die nach IPCC-Vorhersagen bald aus ihren Sommerfuttergebieten verschwinden dürften, was das Verhalten und die Fortpflanzung der Vögel weiter verändern könnte. Ebenso könnten Veränderungen in den Windregimen direkt Auswirkungen auf die Energieversorgung der Krabbentaucher und ihre Fähigkeit, auf die oben genannten Veränderungen zu reagieren, haben. Auf einer breiteren räumlichen Skala spiegelt der North Atlantic Oscillation (NAO)-Index die klimatischen Bedingungen wider und wird häufig verwendet, um die Auswirkungen des Klimas auf Seevögel zu testen. Der NAO-Index scheint sich besonders gut für die Untersuchung der Populationsdynamik von Migranten zu eignen, die auf klimatische Hinweise angewiesen sind. Als Beispiel wurde das Überleben von kleinen Krabbentauchern, die in Spitzbergen brüteten, mit einer Zeitverzögerung von 2 Jahren mit dem Winter-NAO in Verbindung gebracht, wobei negative Auswirkungen auf die Vögel möglicherweise durch unterschiedliche Aufnahme von Beutetieren der Krabbentaucher vermittelt wurden.

Zusätzlich zu diesen Klima- und Ressourcenveränderungen könnten kleine Krabbentauchers große Veränderungen in der Kontamination ihrer Umwelt erfahren. So sind beispielsweise die Quecksilberkonzentrationen (Hg), gemessen in kleinen Krabbentauchern aus Ostgrönland, welche die Kontamination ihrer Umwelt widerspiegeln, in den letzten zehn Jahren um 3,4% pro Jahr gestiegen. Quecksilber ist ein starkes Neurotoxin sowie ein hormoneller Störfaktor, der daher erhebliche Auswirkungen auf die Fortpflanzung dieser arktischen Meeresvogelart haben könnte. Hohe Quecksilberkonzentrationen könnten auch als zusätzlicher Stressfaktor für ausgewachsene Vögel wirken und in Kombination mit anderen vorgenannten Umweltveränderungen indirekt ihren Körperzustand oder ihre Nahrungsleistung beeinflussen.

„In diesem Zusammenhang schlagen wir vor, die mehrjährige Verhaltensplastizität dieser Art als Reaktion auf Umweltveränderungen zu untersuchen und die Auswirkungen auf die Fitness der Vögel zu untersuchen. Genauer gesagt, und basierend auf den neuesten Erkenntnissen für kleine Krabbentauchers und ihre Beute, haben wir die folgenden Hypothesen getestet:

1. Der Anteil der eisassoziierten Beute an der Nahrung der kleinen Krabbentaucher-Küken nimmt mit abnehmendem Meereisumfang ab, und der Anteil des Calanus finmarchicus steigt.
2. Erwachsene kleine Krabbentauchers ändern ihr Futterverhalten, um mit einer sich im Sommer verändernden Umwelt fertig zu werden, um ihren Körperzustand und die Versorgung ihrer Küken zu erhalten und so auch die Wachstumsraten der Küken aufrechtzuerhalten.
3. Die zunehmende Hg-Kontamination kleiner Krabbentaucher-Umgebungen wirkt sich direkt auf die Zuchtleistung aus (Brutdatum, Wachstumsrate der Küken) und wirkt sich als zusätzlicher Stressfaktor für Erwachsene aus, der sich auf ihren Körperzustand auswirkt.
4. Das Überleben zwischen den Jahren wird durch Umweltbedingungen beeinträchtigt, sowohl während der Zucht als auch in der Zwischenzuchtzeit.“

Zu verstehen, wie Tiere mit Umweltveränderungen umgehen, sei eine aktuelle Herausforderung in der Ökologie, so Françoise Amélineau et al.. Da sich die Arktis doppelt so schnell erwärme wie der Rest der Welt, könne sie als natürliches Labor betrachtet werden, um Veränderungen im globalen Maßstab zu antizipieren. Leider schränkten logistische Einschränkungen, einschließlich des nicht ganzjährigen Zugangs, die Studien zur Feldarbeit in diesem Teil der Welt ein. Darüber hinaus seien biologische Reaktionen komplex und integrierten Umweltauflagen, die logistisch schwer zu bewerten seien. „Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Langzeitüberwachungsprogrammen in der Arktis, um die Länge und Qualität von Datensätzen zu verbessern und die Fähigkeit zur Entwicklung komplexerer Modelle zu erlangen.“

->Quellen und Ergebnisse:

• Françoise Amélineau, David Grémillet, Ann M. A. Harding, Wojciech Walkusz, Rémi Choquet und Jérôme Fort: Arctic climate change and pollution impact little Krabbentaucher foraging and fitness across a decade, in: Nature Scientific Reports, 9, Article number: 1014 (2019)
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