Der Südliche Ozean ist eine der wichtigsten ozeanischen Regionen für die Aufnahme und Speicherung von Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre. Diese CO2-Aufnahme wird durch die Fäkalpellets von antarktischem Krill (Euphausia superba) und Salpidaen (Salpa thompsoni), den wichtigsten Makrozooplanktonfressern im Südlichen Ozean, angetrieben. Obwohl die Fäkalpellets von Krill und Salpen nur millimetergroß sind, sind sie kohlenstoffreich, sehr zahlreich und sinken schnell, was dazu beiträgt, Kohlenstoff von der Meeresoberfläche in die Tiefenwasserschichten und den Meeresboden zu transportieren, wo er für Tausende bis Millionen von Jahren gespeichert werden kann.
Ein überraschender Fund im Südlichen Ozean
In den letzten Jahrzehnten haben wir einen Klimawandel mit steigenden Wassertemperaturen in weiten Teilen des Südlichen Ozeans beobachtet. Diese Erwärmung hat sich bereits auf die antarktischen Krillpopulationen im atlantischen Sektor des Südlichen Ozeans ausgewirkt und sie gezwungen, in kältere Gebiete weiter südlich zu ziehen. Gleichzeitig hat die Erwärmung dazu geführt, dass sich Salpidaen in Gebieten ausbreiten konnten, die zuvor von Krill dominiert wurden. Infolgedessen haben wir in weiten Teilen des Südlichen Ozeans eine langfristige Verschiebung von Krill zu Salpidaen beobachtet.
Da die Fäkalienpellets von Salpidaen größer und kohlenstoffreicher sind und schneller sinken als die von Krill, erwarteten wir, dass eine Verlagerung von Krill zu Salpidaen den Kohlenstoffexport in die Tiefsee erhöhen und der Südliche Ozean daher den Kohlenstoff effizienter speichern würde, aber zu unserer Überraschung kam es anders.
Diese Ergebnisse verändern unser Verständnis davon, wie sich eine Verlagerung von Krill zu Salpidaen auf die Rolle des Südlichen Ozeans bei der Kohlenstoffaufnahme und -speicherung auswirken wird, völlig.
Bettina Meyer, Meeresbiologin
Veränderte Mitigation des Klimawandels und der CO2-Aufnahme
Als wir in den Südlichen Ozean fuhren, um zu untersuchen, wie sich eine Umstellung von Krill auf Salpidaen auf den Kohlenstoffexport auswirken würde, stellten wir fest, dass Krillpellets zwar effizient aus der euphotischen Zone exportiert werden, Salpidaenpellets jedoch nicht. Stattdessen sank nur ein kleiner Teil der Salpidaenpellets in Tiefen unter 200 m ab, und der größte Teil der Salpidaenpellets wurde in den oberen 200 m der Wassersäule wiederverwertet und gefressen. Auf dem Forschungseisbrecher Polarstern untersuchten wir mit einer Vielzahl unterschiedlicher Methoden die In-situ-Biomasse von Krill und Salpidaen, ihre Fäkalienpelletproduktion sowie die Sinkgeschwindigkeit, den Kohlenstoffgehalt und den Abbau der Fäkalienpellets. Obwohl wir feststellten, dass Salpidaenpellets schneller sinken als Krillpellets, wurden nur 20 % der Salpidaenpellets, die an der Meeresoberfläche produziert wurden, in Sedimentfallen gefunden, die in 300 m Tiefe aufgestellt waren. 70 % aller Krillpellets, die an der Meeresoberfläche produziert wurden, sanken bis in 300 m Tiefe, obwohl sie viel langsamer sanken als Salpidaenfäkalienpellets.
Diese Ergebnisse verändern unser Verständnis davon, wie sich eine Verlagerung von Krill zu Salpidaen auf die Rolle des Südlichen Ozeans bei der Kohlenstoffaufnahme und -speicherung auswirken wird, völlig. Dies hat enorme Auswirkungen darauf, wie der Klimawandel und die CO2-Aufnahme in Zukunft im Südlichen Ozean mitigiert wird.
Krillpopulationen unter Druck
Das bedeutet, dass der Südliche Ozean in Zukunft eine weniger effiziente Kohlenstoffsenke sein wird, wenn die Salpidaen ihre Verbreitung weiter ausdehnen und der Krill gezwungen ist, weiter nach Süden zu ziehen, da sich der Südliche Ozean erwärmt. Es sind jedoch nicht nur die steigenden Temperaturen, die den Krill zwingen, weiter nach Süden zu wandern. Auf der Expedition konnten wir auch erstmals beobachten, wie Salpidaen direkt mit dem Krill um dieselbe Nahrung konkurrieren.
Dies war eine Überraschung, denn bisher war für Krill ein selektives Fressverhalten bekannt, während Salpidaen als wahllose “Staubsauger” galten.
Da sich Salpidaen extrem schnell vermehren, können sie ihre Zahl innerhalb weniger Tage verdoppeln und sie stellen eine weitere Gefahr für die Krillpopulationen dar, die durch die Erwärmung bereits unter Druck geraten sind.
Nora-Charlotte Pauli, Morten Iversen und Bettina Meyer
Nora-Charlotte Pauli, Clara Flintrop, Christian Konrad, Evgeny Pakhomov, Steffen Swoboda, Florian Koch, Xin-Liang Wang, Ji-Chang Zhang, Andrew Brierley, Matteo Bernasconi, Bettina Meyer, Morten Iversen: Krill and salp faecal pellets contribute equally to the carbon flux at the Antarctic Peninsula. (2021) Nature Communications, DOI 10.1038/s41467-021-27436-9
Nora-Charlotte Pauli, Katja Metfies, Evgeny Pakhomov, Stefan Neuhaus, Martin Graeve, Philip Wenta, Clara Flintrop, Thomas Badewien, Morten Iversen, Bettina Meyer. Selective feeding in Southern Ocean key grazers – diet composition of krill and salps. (2021) Communications Biology: 4, 1061, DOI 10.1038/s42003-021-02581-5