Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die globale Erwärmung die Artenvielfalt in den Tropen verringern könnte – –

Der prall gefüllte Mittelteil der Erde mit Äquatorgürtel weist derzeit eine größere Vielfalt an Leben auf als irgendwo anders – eine Artenvielfalt, die im Allgemeinen abnimmt, wenn man sich von den Tropen in die mittleren Breiten und von den mittleren Breiten zu den Polen bewegt.

So anerkannt dieser Gradient auch ist, Ökologen setzen sich weiterhin mit den Hauptgründen dafür auseinander. Neue Forschungsergebnisse der Universität von Nebraska-Lincoln, der Yale University und der Stanford University legen nahe, dass die Temperatur weitgehend erklären kann, warum die größte Vielfalt an Wasserlebewesen in den Tropen lebt – aber auch, warum dies nicht immer der Fall ist und bei einer rekordschnellen globalen Erwärmung bald darf nicht wieder.

Veröffentlicht am 6. Mai in der Zeitschrift Aktuelle BiologieDie Studie schätzt, dass die marine Biodiversität tendenziell zunimmt, bis die durchschnittliche Oberflächentemperatur des Ozeans etwa 65 Grad Fahrenheit erreicht, ab der diese Vielfalt langsam abnimmt.

In Intervallen der Erdgeschichte, in denen die maximale Oberflächentemperatur unter 80 Grad Fahrenheit lag, wurde die größte Artenvielfalt rund um den Äquator gefunden, schloss die Studie. Aber wenn dieses Maximum 80 Grad überschritt, verebbte die Artenvielfalt der Meere in den Tropen, wo sich diese höchsten Temperaturen manifestiert hätten, während sie in Gewässern in den mittleren Breiten und an den Polen ihren Höhepunkt erreichten.

Meereslebewesen, die beträchtliche Entfernungen zurücklegen könnten, wanderten in Zeiten extremer Hitze wahrscheinlich nach Norden oder Süden aus den Tropen, sagte Co-Autor Will Gearty, ein Postdoktorand der Biowissenschaften in Nebraska. Stationäre oder sich langsamer bewegende Tiere wie Schwämme und Seesterne sind möglicherweise stattdessen vom Aussterben bedroht.

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“Die Leute haben immer theoretisiert, dass die Tropen eine Wiege der Vielfalt sind – dass sie auftauchen und dann dort geschützt werden”, sagte Gearty. “Es gibt auch die Idee, dass … es viel Migration in die Tropen gibt, aber nicht weg davon. All das dreht sich um die Idee, dass die höchste Vielfalt immer in den Tropen sein wird. Und das sehen wir nicht, wenn wir gehen zurück in die Zeit. “

Gearty, Yales Thomas Boag und Stanfords Richard Stockey gingen ungefähr 145 Millionen Jahre zurück und stellten geschätzte Temperaturen und Fossilien von Mollusken – Schnecken, Muscheln, Kopffüßern und dergleichen – aus 24 horizontalen Erdbändern zusammen, deren Oberfläche gleich war. Das Trio entschied sich aus mehreren Gründen für Molluskenrekorde: Sie leben (und lebten) rund um den Globus, in ausreichender Anzahl, um statistische Analysen zu ermöglichen, mit ausreichend harten Schalen, um identifizierbare Fossilien zu erhalten, mit genügend Variationen, damit sich ihre Diversitätstrends auf Fische und Korallen verallgemeinern lassen , Krebstiere und eine Reihe anderer Meerestiere.

Diese Daten ermöglichten es dem Team, die Temperatur-Diversitäts-Beziehung über 10 geologische Intervalle abzuleiten, die den größten Teil der verstrichenen Zeit von der Kreidezeit bis zur Moderne abdeckten.

“Die Temperatur scheint einen großen Teil des Trends zu erklären, den wir im Fossilienbestand sehen”, sagte Gearty. “Es gibt sicherlich andere Faktoren, aber dies scheint der Prädiktor erster Ordnung für das zu sein, was vor sich geht.”

Um zu untersuchen, warum die Temperatur so einflussreich und prädiktiv sein könnte, übernahm Stockey die Führung bei der Entwicklung eines mathematischen Modells. Das Modell berücksichtigt die Tatsache, dass höhere Temperaturen im Allgemeinen die Energiemenge in einem Ökosystem erhöhen und theoretisch die Obergrenze für die biologische Vielfalt, die ein Ökosystem aufrechterhalten kann, zumindest bis zu einem gewissen Punkt erhöhen.

Es berücksichtigt aber auch den Stoffwechsel und die geringe Menge an Sauerstoff, die durch das Auflösen in Wasser in erster Linie Wasserlebewesen ermöglicht. In kälteren Gewässern wird mehr Sauerstoff aufgelöst, was bedeutet, dass erhöhte Temperaturen auf natürliche Weise die Menge an Meereslebewesen verringern und damit möglicherweise die Artenvielfalt einschränken, die ein Ökosystem unterstützen kann. Höhere Temperaturen erhöhen auch den Stoffwechselbedarf von Organismen und erhöhen den minimalen Sauerstoffbedarf für die Erhaltung aktiver Meerestiere.

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“Das bedeutet, dass Sie in wärmeren Gewässern mehr Sauerstoff benötigen”, sagte Gearty. “Und wenn die Menge an verfügbarem Sauerstoff diesen Anstieg des Stoffwechsels nicht befriedigt, werden Sie in dieser Umgebung nicht überleben. Um zu überleben, müssen Sie in eine andere Umgebung umziehen, in der die Temperatur niedriger ist.”

Das Team wandte sein Modell auf zahlreiche Meeresspezies mit unterschiedlichem Stoffwechsel an. Wie erwartet beeinflusste der Metabolismus, wie die Population einer bestimmten Art auf einen Temperaturanstieg reagieren würde, zusammen mit der Temperaturschwelle, ab der diese Population sinken würde. Als die Forscher die Auswirkungen des Stoffwechsels und der Sauerstoffverfügbarkeit auf diese Arten mittelten, stellten sie fest, dass die resultierende Temperatur-Diversitäts-Beziehung derjenigen ähnelte – und diese unterstützte -, die sie aus dem Fossilienbestand ableiteten.

“Es zeigt einen ähnlichen Trend, dass diese (biologische Vielfalt) zunimmt und dann abnimmt”, sagte Gearty. “Nach vielen Tagen am Whiteboard, an denen nur versucht wurde, herauszufinden, wie es funktioniert, kam am Ende alles sehr gut zusammen – weißt du, ein schöner kleiner Bogen oben drauf.”

Insgesamt zeigt die Studie, dass die vom Menschen verursachte globale Erwärmung die Bewohner tropischer Gewässer besonders hart treffen könnte. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur tropischer Gewässer könnte laut einer Projektion bis zum Jahr 2300 um bis zu 6 Grad Fahrenheit steigen. Und laut den für die Studie analysierten Fossilienbeständen haben ähnliche Temperaturerhöhungen in den letzten 145 Millionen Jahren Molluskenarten manchmal dauerhaft aus tropischen Gewässern vertrieben. Es gibt besorgniserregende Anzeichen dafür, dass der erwartete Trend bereits im Gange ist, sagte Gearty.

Obwohl das Team Schwierigkeiten hatte, das projizierte Ausmaß des Rückgangs der biologischen Vielfalt einzugrenzen, forderte Gearty laut Worst-Case-Projektion, dass die Tropen bis 2300 bis zu 50% ihrer Meeresspezies verlieren. Ein Teil des Verlusts wird in Form von Migration auftreten. Die Erwärmung könnte jedoch beispielsweise für Korallen und die Tausenden von Meerestieren, die sie unterstützen, zum Scheitern verurteilt sein, wie das oft tödliche Bleichen des Great Barrier Reef vor der Küste Australiens zeigt.

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“Dies (Verlust der biologischen Vielfalt) geschieht bereits und wird nur dann weitergehen, wenn wir etwas unternehmen”, sagte Gearty. “Wir können den bereits aufgetretenen Kohlendioxidaufbau (in der Atmosphäre) nicht wirklich zurücknehmen, daher wird er noch einige Zeit andauern. Aber es liegt an uns, zu bestimmen, wie lange es dauert, bis er aufhört.”

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