Steigende Meerestemperaturen setzen mesotherme Fische unter Druck

Der offene Ozean wirkt von oben häufig ruhig, doch unter seiner Oberfläche bewegt sich das Leben innerhalb enger Grenzen.

Einige seiner leistungsfähigsten Räuber überleben nicht allein dank ihrer Stärke, sondern durch fortwährende Kompromisse beim Energiehaushalt, die kaum Spielraum für Fehler lassen.

Neue Forschungsergebnisse zeigen nun, dass diese Spielräume immer kleiner werden – und die Ursache in den Körpern der Tiere selbst liegt.

Für Arten wie Thunfische und bestimmte Haie war ein warmer Körper stets ein Vorteil. Er verleiht ihnen Geschwindigkeit, Ausdauer und Präzision, die die meisten Fische nicht erreichen.

Mit steigenden Meerestemperaturen bringt genau diese Eigenschaft jedoch zunehmend Kosten mit sich, denen diese Tiere möglicherweise nicht entgehen können.

Warme Körper in einer heißeren Umwelt

Während die meisten Fische die Temperatur des umgebenden Wassers annehmen, erzeugen und speichern mesotherme Arten Wärme in ihrem Körper.

Diese innere Wärme steigert die Leistungsfähigkeit ihrer Muskeln und ermöglicht weite Wanderungen durch riesige Meeresgebiete.

Diese Fähigkeit ist allerdings nicht kostenlos. Im Vergleich zu gewöhnlichen wechselwarmen Arten haben diese Fische bereits einen deutlich höheren Energiebedarf.

Was früher noch zu bewältigen war, wird mit veränderten Umweltbedingungen zunehmend problematisch.

Wärme erhöht den Nahrungsbedarf

Um zu ermitteln, wie viel Energie diese Tiere verbrauchen, statteten Forschende frei schwimmende Fische mit kleinen Sensoren aus, die sowohl Körperwärme als auch Meerestemperatur erfassten.

Dadurch ließ sich besser nachvollziehen, wie Wärmeerzeugung und Wärmeverlust unter realen Bedingungen zusammenwirken.

„Die Ergebnisse waren wirklich bemerkenswert – nachdem wir Körpergröße und Temperatur berücksichtigt hatten, stellten wir fest, dass mesotherme Fische etwa 3,8-mal mehr Energie verbrauchen als gleich große ‚ektotherme‘ oder ‚wechselwarme‘ Fische“, sagte Dr. Nicholas Payne, Erstautor der Studie vom Trinity College Dublin.

„Darüber hinaus verdoppelt ein Anstieg der Körpertemperatur um 10 °C die routinemäßige Stoffwechselrate eines Fisches mehr als, was praktisch bedeutet, dass warmblütige Räuber deutlich mehr Nahrung aufnehmen müssen, um ihren Lebensstil zu finanzieren.“

Schon ein geringer Temperaturanstieg zwingt diese Räuber dazu, erheblich mehr zu fressen. Das wird zu einem ernsten Problem, wenn Nahrung nicht jederzeit verfügbar ist.

Größere Körper speichern Wärme

Mit zunehmender Größe der Fische wird die Lage auf eine nicht sofort erkennbare Weise komplizierter. Große Körper erzeugen mehr Wärme, geben sie jedoch weniger effizient ab, wodurch ein mit der Körpergröße wachsendes Ungleichgewicht entsteht.

„Dieser erhöhte Energiebedarf ist jedoch nur ein Teil der Geschichte, denn mit zunehmender Größe erzeugen Fischkörper Wärme schneller, als sie sie abgeben können“, erklärte Dr. Payne.

„Dadurch entsteht ein Missverhältnis, das auf grundlegender Geometrie und Physik beruht: Größere Körper halten Wärme wirksamer zurück, und bei Mesothermen verstärken hohe Stoffwechselraten diesen Effekt.“

In der Praxis bedeutet das, dass große Räuber einem steigenden Überhitzungsrisiko ausgesetzt sind – besonders in wärmerem Wasser, in dem Wärme nur schwer entweichen kann.

Temperaturgrenzen bestimmen die Bewegung

Auf Grundlage dieser Erkenntnisse schätzten Wissenschaftler Temperaturgrenzen, oberhalb derer die Fische Schwierigkeiten haben, stabile Körperbedingungen aufrechtzuerhalten.

Werden diese Grenzen überschritten, müssen sie ihr Verhalten auf eine Weise anpassen, die ihre Wirksamkeit als Räuber mindern kann.

„Anhand der Daten konnten wir theoretische ‚Wärmebilanz-Schwellenwerte‘ erstellen. Das sind die Wassertemperaturen, oberhalb derer große Fische Wärme nicht schnell genug abgeben können, um stabile Körpertemperaturen zu erhalten, ohne ihr Verhalten oder ihre Physiologie zu verändern“, erläuterte Professor Andrew Jackson.

„Ein warmblütiger Hai mit einem Gewicht von 1 Tonne könnte beispielsweise Schwierigkeiten haben, in Gewässern über etwa 17 °C seine Wärmebilanz zu halten.“

Sobald diese Grenzen erreicht sind, werden die Handlungsmöglichkeiten eingeschränkt, statt flexibel zu bleiben.

„Oberhalb solcher Schwellenwerte müssen Fische langsamer werden, ihren Blutfluss verändern oder in kühlere Tiefen tauchen, um eine gefährliche Erwärmung zu vermeiden. Doch auch das hat seinen Preis: Es könnte beispielsweise schwieriger werden, Nahrung zu finden oder zu fangen – vor allem, wenn Geschwindigkeit und Kraft die wichtigsten Waffen sind“, ergänzte Professor Jackson.

Die Überlebensmöglichkeiten der Meeresräuber schrumpfen

Diese physiologischen Grenzen erklären bereits teilweise, weshalb große Meeresräuber meist in kühleren Regionen oder tieferen Gewässern bleiben und ihren Aufenthaltsort oft mit den Jahreszeiten wechseln.

Da die Meerestemperaturen weiter steigen, dürften diese geeigneten Lebensräume noch weiter schrumpfen.

„Diese Forschung zeigt, dass es einen höheren Preis hat, ein leistungsstarker Räuber im Ozean zu sein, als wir bisher erkannt haben“, sagte Dr. Edward P. Snelling.

„Mit der Erwärmung der Ozeane geraten diese Arten immer näher an ihre physiologischen Grenzen, was Folgen dafür haben könnte, wo sie leben können und wie sie überleben.“

Besonders besorgniserregend sei, dass diese Tiere bereits mit einem knappen Energiebudget wirtschaften müssten und der Klimawandel ihre Möglichkeiten zusätzlich einschränke, so Dr. Snelling.

„Das Verständnis dieser Einschränkungen ist entscheidend, wenn wir vorhersagen wollen, wie sich marine Ökosysteme in den kommenden Jahrzehnten verändern werden.“

Fische unter wachsendem Druck

Gleichzeitig sind diese Räuber einem weiteren Druck ausgesetzt, der nicht allein von der Temperatur ausgeht. Überfischung hat sowohl ihre Bestände als auch die Verfügbarkeit ihrer Beute verringert, wodurch es schwieriger wird, ihren ohnehin hohen Energiebedarf zu decken.

„Die Folgen sind wirklich ernüchternd, denn diese neue Erkenntnis bringt diese Tiere im Grunde in eine ‚doppelte Gefährdung‘“, sagte Dr. Payne.

Er wies darauf hin, dass viele mesotherme Fische bereits stark von der Überfischung ihrer eigenen Arten und ihrer Beutefische betroffen seien. Ihr erhöhter Energiebedarf mache sie besonders verletzlich, wenn Nahrung knapp werde.

Dr. Payne verwies zudem auf die Vergangenheit, um den Zusammenhang einzuordnen.

„Fossile Belege deuten darauf hin, dass warmblütige Meeresriesen wie der berüchtigte ausgestorbene Megalodon-Hai während früherer Klimaveränderungen überproportional litten, als sich die Meere wandelten. Die heutigen Ozeane verändern sich mit beispielloser Geschwindigkeit, daher schrillen die Alarmglocken inzwischen laut.“

Was diese Tiere einst so überlegen machte, setzt sie heute von mehreren Seiten unter Druck.

Stärke, Geschwindigkeit und Ausdauer prägen sie weiterhin, doch ihr Überleben hängt zunehmend davon ab, wie gut sie mit Wärme, Energie und einem sich rasch wandelnden Ozean umgehen können.