Meerestiere sind massiv durch den Klimawandel gefährdet

22.08.2022

ein Großteil mariner Tierarten ist stark durch den Klimawandel gefährdet

besonders hohes Risiko in den Tropen, an Küsten und für große Tiere; Ernährungssicherheit fischereiabhängiger Länder bedroht

Fachleute: Kernaussagen richtig, aber stark fokussiert auf Fische; Tiefsee und Migrationsmuster bleiben unberücksichtigt

Ein Großteil der Tierarten, die in den oberen 100 Metern der Meere leben, ist stark durch den Klimawandel gefährdet. Damit drohen marine Ökosysteme zusammenzubrechen und die Ernährungssicherheit von ärmeren Ländern, die von Fischerei abhängen, ist bedroht. Dies sind die Kernaussagen einer Studie, die am 22.08.2022 im Fachjournal „Nature Climate Change“ erschienen ist (siehe Primärquelle). Die Studie untermauert die bekannten katastrophalen Risiken des Klimawandels für Meerestiere und schlüsselt die Gefährdung mariner Ökosysteme deutlicher nach Arten und Regionen auf als bisherige Auswertungen.

Das internationale Forschungsteam entwickelte einen „Klimarisiko-Index“, der messen soll, wie vulnerabel marine Arten in verschiedenen Regionen gegenüber Erwärmung sind. Für knapp 25.000 marine Arten – fast ausschließlich Tierarten –, bestimmten die Forschenden das Klimarisiko, das sich aus drei Kategorien zusammensetzt: Wie stark ist eine Tierart Veränderungen durch den Klimawandel ausgesetzt? Wie sensibel reagiert sie auf diese Veränderungen? Und wie gut ist die Art darin, sich anzupassen? Die Analyse war auf Veränderungen der Temperatur beschränkt. Andere Faktoren, die sich durch den Klimawandel ändern, wie der pH-Wert oder Sauerstoffgehalt des Wassers, wurden nicht berücksichtigt.

Die Forschenden stellen in der Auswertung die extremen Emissionsszenarien des IPCC gegenüber: Das optimistische Szenario SSP1-2.6 geht von schnellen Emissionsminderungen und einem Temperaturanstieg von rund zwei Grad bis 2100 aus, verglichen mit dem vorindustriellen Zeitalter. Im pessimistischen Szenario SSP5-8.5 steigen die Emissionen ungebremst weiter an und die Erdoberfläche erwärmt sich um vier bis sechs Grad bis 2100. In diesem pessimistischen Szenario sind 87 Prozent der betrachteten marinen Arten stark vom Klimawandel gefährdet, und zwar im Schnitt auf 85 Prozent des Gebiets, in dem sie vorkommen. Dabei sind auf neun Prozent der Meeresfläche über die Hälfte der Arten gefährdet – vor allem in Küstenregionen mit hoher Biodiversität wie der Karibik oder Indonesien. Selbst im optimistischen Szenario sind 55 Prozent der betrachteten Arten im Jahr 2100 auf im Schnitt der Hälfte ihres Verbreitungsgebiets stark gefährdet.

Große Meerestiere wie Haie oder Meeressäuger sowie Arten in den Tropen – wo die Wassertemperatur ohnehin hoch ist – und in Küstenregionen – wo Verschmutzung und Fischerei marine Arten zusätzlich belasten – sind am stärksten betroffen. Die Autorinnen und Autoren stellen die Bedeutung dieser Entwicklung für die Ernährungssicherheit heraus: In ärmeren Ländern, die stark von Fischerei abhängig sind, sind befischte Arten durch den Klimawandel besonders gefährdet. Die Ergebnisse können dabei helfen, so die Forschenden, Regionen zu identifizieren, in denen marine Schutzgebiete am effektivsten wären. Das Ziel, 30 Prozent der Meeresfläche unter Schutz zu stellen, könnte im Dezember 2022 vom Weltbiodiversitätsrat in die post-2020 Biodiversitätsziele aufgenommen werden. Dafür wird die Frage, wo diese Gebiete eingerichtet und wie sie gemanagt werden sollen, besonders relevant.

Übersicht

Dr. Sebastian Ferse, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Bremen

Prof. Dr. Angelika Brandt, Leiterin der Abteilung Marine Zoologie, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum, Frankfurt/Main

Prof. Dr. Christian Möllmann, Leiter der Abteilung Marine Ökosystemdynamik und Management, Institut für marine Ökosystem- und Fischereiwissenschaften, Universität Hamburg

Statements

Dr. Sebastian Ferse

Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), Bremen

„Die Studie ist sehr relevant in Bezug auf das Wissen über die Auswirkungen des Klimawandels auf einzelne Meeresarten und der räumlichen Verteilung dieser Auswirkungen. Sie unterstreicht zum einen einige bereits bekannte Punkte: Arten, welche höher in der Nahrungskette stehen, sind in der Regel stärker vom Klimawandel bedroht, die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf Meereslebewesen und Ökosysteme treffen Länder des globalen Südens disproportional stärker und tropische Küstenökosysteme sind mit am stärksten bedroht. Zum anderen zeigt sie aber auch neue Aspekte auf, etwa die Unterschiede in der räumlichen Verteilung von Auswirkungen auf einzelne Arten: Während einige Arten innerhalb ihrer Verbreitung gleichmäßig stark oder schwach bedroht sind, können andere starke räumliche Unterschiede aufweisen. Diese Information ist wertvoll für marine Raumplanung und Schutzbemühungen.“

„Die Herangehensweise der Studie ist robust und gründlich. Bestehende Beschränkungen sind weitestgehend offengelegt und werden diskutiert. Die gemeinsame Betrachtung von drei Dimensionen der Vulnerabilität (Sensitivität, Exponiertheit und adaptives Potenzial) ist eine Stärke der Studie. Die Auswahl von Temperatur als Hauptfaktor ist als Grundlage für den neuen Index akzeptabel, da die Datenbasis für diesen Faktor sehr gut ist – sowohl was die Projektionen als auch beobachtete Reaktion von Meereslebewesen und Ökosystemen angeht. Änderungen im Sauerstoffgehalt und pH-Wert werden zu weiteren Risiken führen, sodass der gezeigte Risikoindex eher konservativ ist. Allerdings sind die Reaktionen auf Veränderungen von Sauerstoffgehalt und vor allem pH-Wert noch nicht so gut untersucht wie für die Temperatur. Außerdem wird es zwischen diesen Faktoren zu Wechselwirkungen und gegebenenfalls Verstärkung der Wirkung kommen.“

„Zwei wesentliche Punkte, die die Ergebnisse beeinflussen – dies ist von dem Autorenteam auch angemerkt, allerdings nicht im Detail ausgeführt – sind biotische Interaktionen (Interaktionen zwischen Lebewesen; Anm. d. Red.) und das Potenzial für die Migration einzelner Arten. Im Zuge des Klimawandels kommt es zur Verschiebung der Verbreitungsgebiete von Arten. Die daraus resultierenden Wechselwirkungen von eingesessenen und neu eingewanderten Arten können Ökosysteme potenziell massiv stören. Einzelne Arten, vor allem in den Tropen, können potenziell noch in andere Regionen ausweichen, was die Sensitivität und das adaptive Potenzial von Arten beeinflusst. Das tatsächliche Risiko für einzelne Arten kann daher also geringer sein als in der Studie berechnet.“

Auf die Frage, wie die Ergebnisse vor dem Hintergrund der verwendeten Emissionsszenarien (SSP1-2.6 und SSP5-8.5) zu interpretieren sind:
„Die Forschenden haben bewusst zwei extreme Szenarien gewählt, um minimale und maximale Auswirkungen gegenüberzustellen. Einige der wichtigsten Grundaussagen gelten unabhängig von den gewählten Szenarien – zum Beispiel, dass tropische Küstenökosysteme am stärksten vom Klimawandel bedroht sind und die Auswirkungen sowie der potenzielle Nutzen von Emissionsreduktionen in armen, stark von der Fischerei abhängigen Ländern weitaus größer sind als zum Beispiel in Europa.“

„Die Aussagen für das extrem negative Szenario sind natürlich mit Vorsicht zu genießen. Aber die Tatsache, dass auch beim optimistischsten Szenario immer noch über die Hälfte aller Arten am Ende des Jahrhunderts in ihrem gesamten jetzigen Verbreitungsgebiet stark bedroht sind, ist dramatisch.“

Auf die Frage, wie sich der Zusammenhang zwischen dem Wohlstand von Staaten und der Gefährdung befischter Arten durch den Klimawandel erklärt:
„Das liegt vor allem daran, dass viele der ärmeren und von Fischerei abhängigen Staaten in den Tropen liegen, wo die Auswirkungen des Klimawandels auf die Meeresökosysteme am stärksten sind. Zum anderen sind in diesen Staaten Fischereiressourcen häufig bereits stark überfischt und Kapazitäten für das Management schwächer. Dadurch trifft hier eine starke Bedrohung durch den Klimawandel auf ohnehin bereits bestehende Armut und Nahrungsunsicherheit sowie einen schlechten Zustand der Fischereiressourcen. Der Klimawandel verschärft somit bestehende Ungleichheiten weiter und unterstreicht die Forderung von Ländern des globalen Südens nach Ausgleichszahlungen und Unterstützung bei Anpassungsmaßnahmen.“

Auf die Frage, ob Arten mit hohem Klimarisiko zwangsläufig vom Aussterben bedroht sind:
„Das ist nicht zwangsläufig so, obwohl Faktoren, die das Aussterberisiko beeinflussen – wie Schutzstatus, Fragmentation der Habitate oder Verbreitungsgebiet –, auch in die Berechnung des Klimarisikos eingeflossen sind. Eine Korrelation zwischen Aussterberisiko und Klimarisiko zeigen die Forschenden nicht. Dies wäre eine interessante zusätzliche Information.“

Auf die Frage, warum laut der Studie das Klimarisiko vor allem in den Tropen und weniger in polaren Regionen hoch ist:
„Das Klimarisiko in der Studie ist für die Tropen wahrscheinlich vor allem deshalb hoch, weil viele der Arten dort bereits an der Obergrenze ihrer Wärmetoleranz leben, und insofern in der Berechnung besonders anfällig für weitere Erwärmung sind. Gleichzeitig können einige tropische Arten aber vermutlich in höhere Breitengrade abwandern, wenn es wärmer wird – unter anderem abhängig von Faktoren wie dem pH-Wert oder Interaktion mit anderen Arten, welches beides in der Studie nicht berücksichtigt wurde. Arten in den Polargebieten haben keine Ausweichmöglichkeit mehr, wenn es wärmer wird. Daher wird das Klimarisiko vermutlich anders aussehen und auch die relative Bedrohung polarer und tropischer Gebiete anders sein, wenn diese weiteren Faktoren berücksichtigt sind. Das Autorenteam weist auf diese mögliche Weiterentwicklung der Indikatorik explizit hin, erwähnt aber nicht wie sich die Ergebnisse potenziell verändern.“

Auf die Frage, ob die Studienergebnisse tatsächlich helfen können, geeignete Orte für Meeresschutzgebiete zu identifizieren:
„Die Idee von Refugien ist in räumlichen Schutzmaßnahmen, also zum Beispiel der Ausweisung von Meeresschutzgebieten, ein wichtiger Faktor. Bereits jetzt werden Faktoren wie die Verbreitung von wichtigen Habitaten oder das Vorkommen besonders schützenswerter Arten in die Planung von Schutzgebieten einbezogen. Die räumliche Auflösung der Studienergebnisse kann insofern einen wichtigen Baustein in der Identifizierung geeigneter Schutzgebiete darstellen – auch wenn die oben beschriebenen Beschränkungen des Index berücksichtigt werden sollten. Da die Auswirkungen von Klimawandel und lokalen Faktoren wie Zerstörung von Habitaten oder Überfischung gegenseitig verstärkend wirken und einige besonders stark befischte Arten in der Studie auch ein besonders hohes Klimarisiko aufweisen, können Schutzgebiete hier durchaus die Auswirkungen des Klimawandels abmildern.“

„Aus der Veröffentlichung geht nicht hervor, ob und wie viele Korallenarten bei den Nesseltieren (Cnidarien) mitberücksichtigt wurden. Das verhältnismäßig niedrige Klimarisiko dieser Gruppe (in Abbildung 2) überrascht mich und könnte tatsächlich höher sein als berechnet, falls Korallen nicht berücksichtigt wurden. Dennoch zeigen die Daten für das Risiko auf Ökosystemebene, dass tropische Küstensysteme – dies sind vor allem Korallenriffe – besonders stark vom Klimawandel bedroht sind.“

„Im Südpolarmeer sind nach Abbildung 3h besonders die niedrigeren Ebenen der Nahrungskette vom Klimawandel bedroht. Da sich hier viele produktive Auftriebsgebiete befinden, von denen die höheren Ebenen des Nahrungsnetzes abhängen, und sich auch einige der produktivsten Fischereigründe befinden, sind hier besondere Auswirkungen auf das Meeresökosystem – auf der Hochsee – und die Fischerei zu erwarten.“

Prof. Dr. Angelika Brandt

Leiterin der Abteilung Marine Zoologie, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum, Frankfurt/Main

„Die Studie ist ohne Zweifel wichtig, aber sie ist in keiner Weise so global, wie von den Wissenschaftlern versprochen wird. Die Wissenschaftler sprechen selbst davon (unter ,Methoden‘), dass sie sich auf die oberen 100 Meter des Meeres beziehen. Diese Kenntnisse existierten bereits im Rahmen des ,Census of the Marine Life‘ (ein großes internationales Forschungsvorhaben zur Erforschung der Ozeane von 2000 bis 2010; Anm. d. Red.) oder direkt danach.“

„Außerdem geht es hauptsächlich um Fischerei und ausgebeutete Meeresarten, die fischereiwirtschaftlich interessant sind, nicht so sehr um die marine Biodiversität per se. Mora et al. [1] (teilweise dieselben Autoren wie in der aktuellen Studie) schreiben, dass mehr als 90 Prozent der Arten im Meer noch nicht beschrieben sind. Wie können dann die teilweise gleichen Autoren sagen, dass sie sich auf 90 Prozent der marinen Arten beziehen?“

„Und natürlich ist der größte Teil des bewohnbaren Raumes der Ozeane (und damit des gesamten Planeten, der zu 70 Prozent mit Meeren bedeckt ist) die Tiefsee, die in dieser Studie ausdrücklich nicht berücksichtigt wird. Arbeiten, die an sehr ähnlichen Themen auf Artniveau in der Tiefsee bis an die Oberfläche durchgeführt wurden, werden ignoriert und nicht zitiert [2].“

Auf die Frage, wie die Ergebnisse vor dem Hintergrund der verwendeten Emissionsszenarien (SSP1-2.6 und SSP5-8.5) zu interpretieren sind:
„Es ist sicherlich zulässig, das Worst-Case-Szenario des IPCC zu verwenden. Das wurde in dem Paper von Simões et al. [2] auch getan für Krebse, die in 0 bis 500 Meter Tiefe vorkommen sowie für die Arten, die im Nordwestpazifik unterhalb von 500 Meter Tiefe bis ins Hadal (die tiefste Zone des Meeres, zwischen sechs und elf Kilometer unter der Oberfläche; Anm. d. Red.) nachgewiesen worden waren. Das Worst-Case-Szenario kann in der Tat in der Realität sogar noch übertroffen werden, wie in der Vergangenheit für den IPCC-Bericht gezeigt wurde.“

„Auch wenn das in dieser Studie diskutierte Aussterberisiko auf einem Worst-Case-Szenario für den Klimawandel und für den Rückgang des arktischen und antarktischen Meereises beruht, spiegeln die Ergebnisse Muster wider, die wir bereits kennen, die die Entscheidungsträger aber offensichtlich noch nicht verstehen oder verstehen wollen. Ebenso ist es für die Entscheidungsträger von Bedeutung, was die Menschen essen und ob sie genügend zu Essen haben. Daher ist eine Berechnung der Folgen für die Arten auch für die oberen 100 Meter von Bedeutung und gut zu zeigen.“

Auf die Frage, wie sich der Zusammenhang zwischen dem Wohlstand von Staaten und der Gefährdung befischter Arten durch den Klimawandel erklärt:
„Es ist gut und richtig, auf dieses Missverhältnis hinzuweisen. Die Industrienationen sind für den Klimawandel verantwortlich, nicht die Menschen, die zum Beispiel in Ozeanien, Indien oder Bangladesch leben und auf die Fischereierträge angewiesen sind. Meiner Meinung nach sollten die Industrienationen für den Schaden, den der Klimawandel anrichtet, auch zur Rechenschaft gezogen werden, auch monetär.“

Auf die Frage, ob Arten mit hohem Klimarisiko zwangsläufig vom Aussterben bedroht sind:
„Wie die Publikation von Simões et al. [2] zeigt, kommt es mit voranschreitendem Klimawandel vor allem erst einmal zu einer Migration von Arten in andere Regionen. Es zeigt sich auch, dass beispielsweise einige Krebsarten im Nordwestpazifik nach Norden oder nach Süden abwandern. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass Arten, die in den oberen 100 Metern leben in der Wassersäule tiefer wandern und sozusagen dem Temperaturgradienten folgen (also in kühlere Bereiche wandern; Anm. d. Red.). Dort werden sie weniger Futter antreffen, das heißt, sie bekommen andere Probleme, aber darum geht es ja in der Publikation nicht.“

Auf die Frage, ob die Studienergebnisse tatsächlich helfen können, geeignete Orte für Meeresschutzgebiete zu identifizieren:
„Das ist schwierig, da sie ja nur die obere Meeresregion ansprechen. Marine Schutzgebiete sind Regionen, die die komplette Wassersäule beinhalten. Zudem basiert die von den Autoren verwendete Metrik für das Aussterberisiko ausschließlich auf dem Status auf der Roten Liste. Das ist schwach und voreingenommen, da marine wirbellose Arten in der Roten Liste systematisch unterrepräsentiert sind und vor allem über 90 Prozent der Tiefseearten ja noch gar nicht bekannt und beschrieben sind. Die Abdeckung von Fischen ist jedoch recht gut, wie die Publikation ja zeigt. Das deutet eher darauf hin, dass diese Publikation sehr fokussiert auf Fischerei ist und nur postuliert, sich allgemein mit Biodiversität zu beschäftigen.“

Prof. Dr. Christian Möllmann

Leiter der Abteilung Marine Ökosystemdynamik und Management, Institut für marine Ökosystem- und Fischereiwissenschaften, Universität Hamburg

„Die aktuelle Studie untersucht die potenzielle Gefährdung mariner Arten als Folge der Erwärmung der Weltmeere durch den Klimawandel. Dabei ist die Gefährdung nicht zwangsläufig als ein Aussterben der Arten zu interpretieren. Die Gefährdung beinhaltet auch negative Einflüsse auf Reproduktion und Wachstum und schließlich auf die Entwicklung der Populationsgrößen. Die Relevanz der Studie besteht darin, dass sie eine erste einheitliche und relativ hoch aufgelöste Abschätzung des Risikos für den Weltozean und eine große Menge von Arten liefert. Die Studie kann so zuverlässig räumliche Unterschiede im Risiko zwischen Arten und Ökosystemen darstellen. Dabei ist das Hauptergebnis der Arbeit – der positive Effekt von verringerten Kohlenstoffemissionen auf das Risiko – nicht neu. Modellierungsstudien haben schon vorher die Gefährdung der globalen Tierbiomasse bei starkem Klimawandel und die Bedeutung von verringerten Emissionen für ihre Erhaltung gezeigt [3] [4].“

„Bei der Interpretation der von den Autoren herausgestellten Gefährdung von rund 90 Prozent der Arten sollte beachtet werden, dass diese nur für das extreme Szenario SSP5-8.5 gelten. Unter diesem Szenario erfolgt keine Verringerung der Emissionen und folglich eine sehr starke Erwärmung. Auch weitere Ergebnisse der Studie sind weitgehend bekannt – etwa die stärkere Gefährdung von Arten höherer trophischer Ebenen (Arten, die weit oben im Nahrungsnetz stehen; Anm. d. Red.), von küstennahen hochproduktiven und wirtschaftlich bedeutenden Ökosystemen sowie die größeren Risiken für schwächer entwickelte Regionen.“

„Allerdings wurden diese Gefährdungen bisher nicht durch ein weltweit einheitliches Maß wie dem von den Autoren entwickelten Klimarisiko-Index gezeigt. Dieser aussagekräftige Index basiert dabei auf dem Risiko-Ansatz des Weltklimarates IPCC und nutzt allgemein akzeptierte Indikatoren für die Sensitivität der Arten gegenüber der Erwärmung, ihre wahrscheinliche Exponierung und ihre Anpassungsfähigkeit.“

„Der Risiko-Index kann des Weiteren eine Bedeutung für die Implementierung von Anpassungsmaßnahmen gegenüber dem Klimawandel haben, da er anzeigt, in welchen Regionen eine Etablierung von Meeresschutzgebieten sinnvoll erscheint. Der rigorose Schutz von Arten und Ökosystemen vor weiteren anthropogenen Einflüssen, wie zum Beispiel der Fischerei und dem Tourismus, kann deren Widerstandsfähigkeit (Resilienz) gegenüber den Folgen des Klimawandel deutlich vergrößern. Schutzgebiete sind dementsprechend da am sinnvollsten, wo das Klimarisiko mit anderen Risiken und Stressoren überlappt – das ist vor allem nahe den Küsten der Fall. Allerdings kann der globale Index aus der aktuellen Studie hier nur erste Hinweise für die Implementierung von Schutzgebieten geben, da er – wie von den Autoren selbst beschrieben – bisher nur Temperaturveränderungen in Folge des Klimawandels betrachtet. Eine zuverlässige Planung von Schutzgebieten muss aber auf detaillierteren Studien zu multiplen Einflüssen und insbesondere den Charakteristiken der lokalen Arten und Ökosystemen beruhen.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Dr. Sebastian Ferse: „Ich bestätige, dass ich keinerlei Interessenkonflikte bezüglich der Studie habe.“

Prof. Dr. Christian Möllmann: „Es bestehen keine Interessenkonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Boyce DG et al. (2022): A climate risk index for marine life. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-022-01437-y.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Mora C et al. (2011): How Many Species Are There on Earth and in the Ocean? PLOS Biology. DOI: 10.1371/journal.pbio.1001127.

[2] Simões VPM et al. (2021): Environmental matching reveals non‑uniform range‑shift patterns in benthic marine Crustacea. Climatic Change. DOI: 10.1007/s10584-021-03240-8.

[3] Lotze HK et al. (2019): Global ensemble projections reveal trophic amplification of ocean biomass declines with climate change. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1900194116.

[4] Tittensor DP et al. (2021): Next-generation ensemble projections reveal higher climate risks for marine ecosystems. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-021-01173-9.