Bewertung der Anfälligkeit von intertidalen Seepocken

Klimawandel ist gerade ein grosses Thema, besonders wenn's darum geht, wie das verschiedene Tierarten betrifft. Ein grosses Problem ist, wie steigende Temperaturen einige Arten anfälliger machen können. Wissenschaftler wollen herausfinden, welche Arten und Tiergruppen am meisten Risiko haben, wenn die Temperaturen steigen.

Wenn wir darüber reden, wie verwundbar eine Population ist, betrachten wir zwei Hauptfaktoren. Erstens schauen wir, wie viel wärmer es im Vergleich zu den Temperaturen ist, in denen sie aktuell leben. Zweitens überprüfen wir, ob die Art sich über Zeit an die neuen Bedingungen anpassen kann. Verschiedene Populationen derselben Art erleben oft unterschiedliche Temperaturen und Erwärmung, je nachdem, wo sie sich befinden. Das kann beeinflussen, wie sie sich anpassen und in ihren Umgebungen gedeihen.

Ektotherme Tiere, also wechselwarme Tiere wie Seepocken, sind besonders interessant, weil ihre Körpertemperaturen die Umgebung widerspiegeln, in der sie sich befinden. Es gibt Theorien dazu, wie die Verwundbarkeit gegenüber Erwärmung je nach Lebensraum variiert, aber wir haben nicht genug praktische Studien, um das vollständig zu verstehen. Ohne mehr Infos zu verschiedenen Arten und Lebensräumen wird es ziemlich herausfordernd, Vorhersagen darüber zu treffen, wie sie auf den Klimawandel reagieren.

#Ansätze zur Bewertung der Verwundbarkeit

Es gibt zwei Hauptmethoden, wie Wissenschaftler einschätzen, wie verwundbar eine Population für steigende Temperaturen ist. Die erste Methode nennt man diskrete oder Schwellenansätze. Diese Methode konzentriert sich darauf, wie oft Populationen bestimmten Temperaturlevels ausgesetzt sind, die stressig oder sogar tödlich sein können. Populationen, die höheren Temperaturen über diesen Levels ausgesetzt sind, gelten als anfälliger. Die Schwellenwerte werden oft mit einer sogenannten thermalen Leistungs-Kurve bestimmt, die zeigt, wie gut ein Tier bei unterschiedlichen Temperaturen funktioniert.

Die zweite Methode sind kontinuierliche Ansätze. Hierbei wird die Gesamtkostenexposure gegenüber verschiedenen Temperaturen über die Zeit betrachtet. Populationen, die insgesamt höhere Kosten unter aktuellen oder zukünftigen Temperaturen haben, gelten als anfälliger. Während die Schwellenmethode häufiger verwendet wird, weil sie weniger detaillierte Informationen benötigt, wurde sie auch dafür kritisiert, nicht tief genug zu sein. Es gibt kein klares Verständnis darüber, ob die beiden Methoden ähnliche Vorhersagen liefern.

#Lebensräume von Ektothermen und ihre einzigartigen Herausforderungen

Der intertidale Bereich, also die Zonen zwischen Land und Meer, die bei Ebbe Luft ausgesetzt sind, bieten einzigartige Herausforderungen und Möglichkeiten, zu studieren, wie Tiere mit Temperaturveränderungen umgehen. Tiere in diesen Zonen erleben oft sehr unterschiedliche Temperaturen, wenn sie an Land sind im Vergleich zu im Wasser.

Da die Bedingungen an Land variabler und extremer sein können als die im Meer, könnte man erwarten, dass intertidale Organismen unterschiedliche Anpassungen für jede Umgebung haben. Viele intertidale Arten sind aktiver, wenn sie unter Wasser sind, und reduzieren ihre Aktivität, wenn die Flut zurückgeht. Das deutet darauf hin, dass sie ihre Physiologie näher an die Bedingungen im Wasser anpassen könnten. Dennoch sind sie auch extremen Temperaturen ausgesetzt, wenn sie der Luft ausgesetzt sind, und müssen während dieser Zeit ein gewisses Funktionsniveau aufrechterhalten.

Interessanterweise zeigen Arten, die höher im intertidalen Bereich leben, oft eine grössere Toleranz gegenüber extremen Temperaturen als solche weiter unten, obwohl sie sich in derselben aquatischen Umgebung befinden. Diese Beobachtung stimmt mit spezifischen Hypothesen überein, die vorschlagen, dass Arten, die in Gebieten mit grösserer Temperaturvariabilität leben, breitere Temperaturtoleranzen haben sollten.

#Diurnale Gezeitenmuster und ihre Effekte

Rund 60% der Küstenlinien der Welt erleben tägliche oder gemischte halb-tägliche Gezeiten. In diesen Bereichen kann sich die Zeit, zu der Tiere Luft ausgesetzt sind, je nach Saison, Region und Küstenmerkmalen ändern. Diese zeitlichen Unterschiede können beeinflussen, wie die Temperaturen, die während der Ebbe erlebt werden, von den Durchschnittstemperaturen an Land abweichen, besonders bei unterschiedlichen Breitengraden.

Ein Beispiel: Einige intertidale Orte an der nordpazifischen Küste erleben höhere Lufttemperaturen tagsüber, wenn die Flut gering ist, im Vergleich zu Standorten weiter südlich. Das schafft einzigartige Hotspots, die täglich maximale Temperaturen haben können, die höher sind als an Orten mit kühleren Landklimas. Diese Unterschiede geben Wissenschaftlern die Möglichkeit zu untersuchen, welche Umgebung einen grösseren Einfluss auf die thermale Physiologie hat, und um die zuvor erwähnten Hypothesen zu testen, die in intertidalen Arten noch nicht gründlich untersucht wurden.

Vergangene Studien zur thermalen Physiologie intertidaler Arten im nordöstlichen Pazifik haben jedoch gemischte Ergebnisse geliefert. Während einige Studien klare physiologische Unterschiede zwischen Populationen nördlich und südlich eines bestimmten geografischen Standorts fanden, entdeckten andere kaum Unterschiede zwischen Populationen in höheren Breitengraden.

#Forschungsziele und Methoden

Um diese Ideen weiter zu untersuchen, wurde eine Studie zu einer Art von Seepocke namens Balanus glandula durchgeführt. Diese Seepocke kommt entlang der pazifischen Küste verbreitet vor, von Mexiko bis Alaska. Die Studie hatte das Ziel, zwei spezifische Fragen zu beantworten: 1) Ist das Klima an Land oder im Meer wichtiger für die Gestaltung der thermalen Physiologie? und 2) Welche Populationen sind am meisten gefährdet, wenn die Temperaturen weiter ansteigen?

Die Forscher massen, wie viel Sauerstoff die Seepocken während Perioden der Luftaussetzung und während der Zeit unter Wasser verbrauchten. Sie taten dies bei unterschiedlichen Temperaturen, um zu sehen, wie gut die Seepocken unter verschiedenen Bedingungen performen. Die Studie betrachtete verschiedene Populationen von Seepocken, die sich über 1460 km entlang der pazifischen Küste erstreckten.

Basierend auf vorherigen Studien erwarteten die Forscher, dass die Wassertemperaturen sich verändern würden, je nachdem, wie weit nördlich oder südlich die Standorte waren. Sie glaubten jedoch, dass die Lufttemperaturen nicht demselben Muster folgen würden. Sie sagten voraus, dass der südlichste Standort die wärmsten Temperaturen haben würde, während der nördlichste Standort die kühlsten Wassertemperaturen, aber etwas wärmere Temperaturen während der Ebbe haben würde.

#Studienstandorte und -verfahren

Die Forscher sammelten Seepocken von drei verschiedenen Standorten, die vor Wellen geschützt waren. Sie richteten Geräte ein, um die Wasser- und Lufttemperaturen das ganze Jahr über an jedem dieser Standorte aufzuzeichnen. Die Seepocken wurden nach dem Standort gruppiert, von dem sie kamen, und dann in kontrollierten Umgebungen platziert, die den natürlichen Gezeitenzyklen und Temperaturen entsprachen, die sie normalerweise erleben würden.

Nachdem die Seepocken gesammelt wurden, wurden sie gemessen und im Labor unter Bedingungen aufbewahrt, die ihre natürliche Umgebung nachahmten. Sie wurden regelmässig gefüttert und durften sich an die Bedingungen gewöhnen, bevor die Atmungstests durchgeführt wurden, um zu sehen, wie sie sowohl auf die Luftaussetzung als auch auf das Untertauchen im Wasser reagierten.

#Ergebnisse von Temperaturmessungen

Im Laufe des Jahres sammelten die Forscher Daten sowohl zu Wasser- als auch zu intertidalen Temperaturen. Insgesamt fanden sie einen klaren Trend: Die Wassertemperaturen sanken, je weiter sie von den südlichen zu den nördlichen Standorten gingen, während die intertidalen Temperaturen kein ähnliches Muster zeigten.

Die durchschnittlichen intertidalen Temperaturen am südlichen Standort waren signifikant wärmer im Vergleich zu den anderen beiden Standorten. Der nördlichste Standort hatte kühlere Wassertemperaturen und leicht wärmere intertidale Temperaturen als der zentrale Standort. Allerdings fanden sie heraus, dass alle Standorte signifikante Unterschiede aufwiesen, wenn sie die höchsten Temperaturen betrachteten, die im Laufe des Jahres aufgezeichnet wurden.

#Thermale Leistungs-Kurven

Die Ergebnisse aus den Atmungstests zeigten, dass sich die Atmungsraten der Seepocken mit den Temperaturveränderungen ebenfalls änderten. Die Tests ergaben, dass die Seepocken von den beiden nördlichen Standorten unterschiedliche Reaktionen zeigten im Vergleich zu denen vom südlichen Standort. Die Temperaturspannen, bei denen die Seepocken am besten performten (bekannt als thermaler Peak), waren ebenfalls unterschiedlich zwischen den Populationen.

Die Forschung deutete darauf hin, dass die thermalen Leistungs-Kurven für die nördlichen Populationen eine Höchstleistung bei höheren Temperaturen zeigten als die südliche Population. Der südliche Standort zeigte jedoch ein anderes Muster mit einer weniger steilen Kurve, was bedeutet, dass der Peak wahrscheinlich nicht während der durchgeführten Tests erfasst wurde.

#Temporale Muster der Atmung

Die Forscher bemerkten auch, dass die Atmungsmuster über die Zeit variierten, sobald die Seepocken wieder untertauchten, nachdem sie der Luft ausgesetzt waren. Typischerweise zeigten die Seepocken steigende Atmungsraten in der ersten Stunde nach dem Untertauchen bei kühleren Temperaturen, begannen aber mit höheren Raten bei wärmeren Temperaturen.

Bei den heissesten Temperaturen zeigten sie manchmal Anzeichen von Stress, wie niedrige Atmungsraten, was darauf hindeutete, dass sie nicht gut funktionieren konnten. Die Beobachtungen deuteten darauf hin, dass Seepocken ihren Energieverbrauch unterschiedlich managen könnten, je nachdem, wie lange sie verschiedenen Temperaturen ausgesetzt waren.

#Bewertung der Verwundbarkeit gegenüber Erwärmung

Um herauszufinden, wie verwundbar jede Population gegenüber steigenden Temperaturen war, schätzten die Forscher die gesamten energetischen Kosten der Exposition gegenüber hohen Temperaturen an den verschiedenen Standorten. Sie taten dies, indem sie untersuchten, wie oft die Seepocken Temperaturen über ihrem thermalen Peak ausgesetzt waren und die Gesamtkosten in Verbindung mit verschiedenen Temperaturen jedes Jahr bewerteten.

Die Ergebnisse zeigten, dass die nördlichste Population tatsächlich am verletzbarsten in Bezug auf Energiekosten war. Doch als sie die Gesamtzahl der Tage betrachteten, an denen die Temperaturen den thermalen Peak überschritten, wurde der zentrale Standort als der verwundbarste identifiziert.

Diese Inkonsistenz zeigt, dass verschiedene Methoden zur Bewertung der Verwundbarkeit zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen führen können. Das deutet darauf hin, dass die Verwundbarkeit gegenüber Klimawandel komplex sein kann und verschiedene Faktoren wie lokale Nahrungsverfügbarkeit und Anpassungen eine Rolle spielen könnten.

#Fazit

Insgesamt lieferte die Forschung starke Beweise dafür, dass die extremen Temperaturen, die während der Ebbe erlebt werden, einen signifikanten Einfluss auf die thermale Physiologie der intertidalen Seepocken haben. Weitere Studien sind nötig, um besser zu verstehen, wie diese Organismen auf den Klimawandel reagieren und welche Faktoren ihre Verwundbarkeit beeinflussen.

Die Ergebnisse betonen die Bedeutung, lokale Umweltbedingungen und Anpassungen zu betrachten, wenn man darüber nachdenkt, wie Arten in einem sich verändernden Klima abschneiden werden. Diese Themen zu verstehen, ist entscheidend, um die Auswirkungen des Klimawandels auf verschiedene Arten und ihre Populationen in der Zukunft vorherzusagen.