Extrem hitzetolerante Kalkschaler erobern die Mittelmeerküste Israels

Für den Erhalt der Artenvielfalt in Zeiten des Klimawandels ist es wichtig, dass sich einzelne Arten an die veränderten Umweltbedingungen, vor allem an wärmere Temperaturen, anpassen. Entscheidend ist, wie schnell das geschieht. Besonders empfindlich reagieren kalkbildende Lebewesen wie Muscheln oder Korallen. Einige kalkskelettbildende Arten leben in Gemeinschaft mit Algen. Steigt die Temperatur, verlieren diese ihre Algen. Ein deutsch-israelisches Team hat jetzt nachgewiesen, dass einige winzige Meerestiere, die Foraminiferen, unter extrem warmen Bedingungen überleben können, ohne ihre Algen zu verlieren. Ihre Studienergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht.

Die Felsgesteine vor dem Kraftwerk in Hadera (Israel) bilden den Lebensraum der Foraminiferen. Sie können auch bei extremen Temperaturen – verursacht durch einen Warmwassereinfluss vom Kraftwerk – überleben. (Dr. Christiane Schmidt/MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen)
Die Felsgesteine vor dem Kraftwerk in Hadera (Israel) bilden den Lebensraum der Foraminiferen. Sie können auch bei extremen Temperaturen – verursacht durch einen Warmwassereinfluss vom Kraftwerk – überleben.
Foto: Dr. Christiane Schmidt/MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen

Das Mittelmeer gilt als Modellregion für Forschende. Hier untersuchen sie, wie sich der Klimawandel auf Küstenökosysteme auswirkt. Laut Prognosen und Beobachtungen erwärmt sich das östliche Mittelmeer besonders schnell. Arten, die sich in dieser Region nicht anpassen können, müssen in kühlere Gebiete im Westen abwandern – oder sie sterben aus.

In ihrer Studie haben Prof. Dr. Michal Kucera und Dr. Christiane Schmidt vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen mit ihren Kolleginnen und Kollegen aus Israel winzige Meerestiere von der Küste Israels untersucht. Diese Foraminiferen leben in Gemeinschaft mit einzelligen Kieselalgen. Die Alge betreibt Photosynthese, versorgt so die Foraminifere mit Nahrung und fördert das Wachstum ihrer Kalkschale. Foraminiferen produzieren Kalziumkarbonat und gelten daher, ebenso wie Korallen, als Ingenieure der Ökosysteme im Meer.

Das deutsch-israelische Team hat dabei von einem gigantischen Experiment profitiert: Seit über fünfundzwanzig Jahren fließt beim Hadera-Kraftwerk Kühlwasser als Abwärme ins Meer. Die Temperatur wird hier auf einem kilometerlangen Abschnitt um das Kraftwerk erwärmt. In diesem Bereich haben die Forschenden eine Foraminiferen-Art gefunden, die auch im Sommer, bei Temperaturen über 36 Grad Celsius, ihre Algengemeinschaft behält. Die Forscherinnen und Forscher haben am MARUM untersucht, ob Foraminiferen dieser Art auch außerhalb des erwärmten Küstenstreifens bei Hadera hitzetolerant sind. „Im Labor konnten wir nachweisen, dass die Algen auch bei 36 Grad Celsius Photosynthese betreiben und die Foraminifere wächst – ein Zeichen dafür, dass die Art diesen Temperaturen dauerhaft trotzen kann“, erklärt Christiane Schmidt. Messgeräte, die das Team an der Küste aufgestellt hat, zeigen, dass die Temperaturen im Meer im Laufe des Jahres auf natürliche Weise die 32 Grad-Marke nicht übersteigen.

„Das bedeutet, dass die Art besser an Erwärmung angepasst ist als die meisten anderen Meerestiere mit Algengemeinschaften“, resümiert die Bremer Geoökologin. Bei andauernder Erwärmung könnten sie daher den Küstenlebensraum des östlichen Mittelmeers für sich gewinnen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nehmen an, dass die untersuchte Art, die Pararotalia, eine eingewanderte Art ist. Sie vermuten, dass die Hitzetoleranz eine Eigenschaft ist, die aus dem Pazifik mitgeschleppt wurde. „Foraminiferen könnten somit auch woanders die Gewinner des Klimawandels werden“, folgert Michal Kucera.

Christiane Schmidt will die Gründe für die Hitzetoleranz künftig weiter erforschen und der Frage nachgehen, wie sich die Anpassung entwickelt hat. Die Ergebnisse im Feld kombiniert sie dafür mit Laboruntersuchungen. „Dann können wir besser abschätzen, wie Arten des empfindlichen Küstenlebensraums auf den Klimawandel reagieren werden“, ist sie sich sicher.

Die Studie wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom israelischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) gemeinsam im Rahmen der deutsch-israelischen wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit gefördert.

Originalpublikation

Christiane Schmidt, Danna Titelboim, Janett Brandt, Barak Herut, Sigal Abramovich, Ahuva Almogi-Labin, Michal Kucera: Extremely heat tolerant photo-symbiosis in a shallow marine benthic foraminifera. Veröffentlicht in: Scientific Reports. DOI: 10.1038/srep30930