Kleinste Algen, die im Meer leben – Phytoplankton genannt –, reagieren auf kurzfristige Hitzewellen ganz anders als auf konstant höhere Temperaturen. Wie neue Experimente zeigen, liegt der Schlüssel wohl in der Abkühlphase nach einem Hitzeschub. Die Ergebnisse hat ein Team um Klara Wolf und Björn Rost vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Bremerhaven jetzt in der Fachzeitschrift »Science Advances« veröffentlicht.

Die Fachleute wollten testen, wie kurzfristige Temperaturänderungen Kleinstlebewesen im Wasser beeinflussen. Denn je stärker die Durchschnittstemperatur auf der Erde steigt, desto häufiger ereignen sich auch Hitzewellen im Ozean: Über Tage oder gar Monate heizen sich große Bereiche der Meere dann um mehrere Grad Celsius auf. Das erste Mal beobachtete man eine solche riesige Warmwasserblase zwischen 2013 und 2015 im Nordostpazifik. Dieser »Blob« hatte verheerende Auswirkungen auf die Meeresbewohner: Schädliche Algenblüten bildeten sich, manche Tierarten starben massenhaft ab. Seither kommen solche Extremereignisse gehäuft vor und werden Simulationen zufolge mit fortschreitendem Klimawandel noch häufiger und stärker werden.

Wie Phytoplankton auf solche Schwankungen reagiert, ist bislang weitgehend unbekannt. Die winzigen Organismen bilden jedoch die Basis des Nahrungsnetzes in den Ozeanen – ihr Verhalten zu verstehen, ist daher wichtig, um vorauszusagen, wie sich marine Hitzewellen auf die Ökosysteme und deren Bewohner auswirken.

Das Team um Wolf und Rost untersuchte mehrere Kolonien der pflanzlichen Kleinstlebewesen an einer Forschungsstation in Spitzbergen. Dazu ließen die Forscherinnen und Forscher die mikroskopischen Algen unter verschiedenen Bedingungen wachsen. Drei Kolonien wurden 20 Tage lang konstanten Temperaturen ausgesetzt: den in der Gegend üblichen zwei Grad Celsius sowie »heißen« Temperaturen von sechs sowie neun Grad Celsius. Zwei weitere Kolonien erfuhren wiederholte »Hitzewellen« von sechs beziehungsweise neun Grad Celsius, die jeweils fünf Tage andauerten. Dazwischen sank die Temperatur stets wieder auf zwei Grad Celsius.

Widersprüchliche Effekte

Wie die Versuche zeigten, wuchsen die Algenbestände einerseits bei den konstant höheren Temperaturen. Das kam nicht ganz unerwartet: Es ist bekannt, dass höhere Meerestemperaturen Algenblüten hervorrufen können. Die Effekte der simulierten Hitzewellen waren jedoch deutlich komplizierter: Bei der Sechs-Grad-Hitzewelle sank die Produktivität, bei der Neun-Grad-Hitzewelle hingegen stieg sie. Ein genauerer Blick in die Daten offenbarte, dass die Abkühlphase nach den Hitzewellen einen entscheidenden Einfluss darauf hat, wie sich das Phytoplankton im weiteren Verlauf entwickelt.

Es reiche also nicht aus, zu erforschen, wie sich steigende Durchschnittstemperaturen der Ozeane auf Meeresorganismen auswirken, folgern die Fachleute. Vielmehr sei es wichtig, die Folgen von Temperaturschwankungen gezielt ins Auge zu fassen – und insbesondere die Abkühlphasen zu verstehen. Nur dann habe man eine solide Basis, um vorherzusagen, wie sich Meeresökosysteme verhalten, wenn in den Ozeanen künftig immer häufiger Extremwetter herrscht.