Global Change Palaeobiology

Wolfgang Kiessling, John Pandolfi

Die derzeitige Geschwindigkeit der globalen Erwärmung ist wahrscheinlich selbst auf geologischer Zeitskala beispiellos. Was das Ausmaß angeht, so gibt es in den geologischen Aufzeichnungen jedoch viele Beispiele, bei denen die Erwärmung stärker war als heute. Ein Beispiel ist die Eiszeit im Pleistozän, in der mehrere Episoden schneller Erwärmung, sogenannte Interglaziale, zu globalen Temperaturen führten, die über denen von heute und der nahen Zukunft lagen. Riffkorallen reagierten auf diese Erwärmungsphasen mit einer Wanderung in Richtung der Pole. Sie erweiterten nicht nur ihre Verbreitungsgrenze in Richtung der Pole, sondern zogen sich auch von den Äquatorregionen zurück, sodass die Artenvielfalt in den tropischen Kernregionen stark zurückging (Kiessling et al. 2012). Dies lässt vermuten, dass die aktuelle globale Erwärmung bald zu einem starken Rückgang der Artenvielfalt der Riffkorallen in Äquatornähe führen wird.

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der University of Queensland untersuchen wir die Ökologie und Biodiversität der äquatorialen Riffe der letzten Warmzeit (ca. 125 kyr), um mehr über die Folgen des Erwärmungsschubs vor etwa 130.000 Jahren zu erfahren.

Abbildung: Polare Temperaturabweichungen der letzten 400.000 Jahre, rekonstruiert anhand von Eiskerndaten aus der Antarktis (Jouzel et al. 2007). Die Pfeile zeigen auf deutliche Zwischeneiszeiten, in denen die Temperaturen über denen von heute lagen.

Literatur

Jouzel J, et al. (2007) Orbital and millennial Antarctic climate variability over the past 800,000 years. Science 317:793-796.

Kiessling W, Simpson C, Beck B, Mewis H, & Pandolfi JM (2012) Equatorial decline of reef corals during the last Pleistocene interglacial. PNAS 109:21378-21383.

Wolfgang Kiessling

Korallenriffe gelten als besonders empfindlich gegenüber Klimawandel und Ozeanversauerung, doch trotz extremer Umweltveränderungen haben sich Riffökosysteme über mehrere 100 Millionen Jahre hinweg erhalten (Kiessling 2009). Allerdings haben Riffe in ihrer Phanerozoikum-Geschichte schwere Krisen durchlebt, und wir müssen mehr über die Ursachen und Folgen dieser alten Riffkrisen erfahren, um das Potenzial von Korallenriffen zur Reaktion auf den Klimawandel zu verstehen.

Wir entwickeln neue Messgrößen zur Bewertung von Riffkrisen in der Tiefenzeit, vergleichen die zeitliche Übereinstimmung von Riffkrisen und Massensterben und verwenden eine Vielzahl von Ansätzen, um die möglichen Ursachen und ökologischen Folgen von Riffkrisen zu bewerten. Wir bemühen uns auch, intrinsische Faktoren zu finden, die dazu beitragen können, Riffe vor dem Zusammenbruch zu schützen.

Abbildung: Die fünf großen Krisen der Metazoen-Riffe in den letzten 450 Millionen Jahren. Nur drei bedeutende Riffkrisen entsprechen Episoden traditioneller Massensterben im Meer (aus Kiessling & Simpson 2011).

Literatur

Kiessling W (2009) Geologic and biologic controls on the evolution of reefs. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 40:173-192.

Kiessling W & Simpson C (2011) On the potential for ocean acidification to be a general cause of ancient reef crises. Global Change Biology 17:56-67.

Wolfgang Kiessling, Melanie Hopkins

Die derzeitige globale Erwärmung und Versauerung der Ozeane hat schwerwiegende Folgen für das Leben im Meer. Arten können sich entweder anpassen, vor der Hitze fliehen oder aussterben. Über die Anpassungsfähigkeit neuer Arten wird noch viel diskutiert. Die Zeiträume, in denen die Reaktion von Organismen beobachtet wird, sind möglicherweise einfach zu kurz, um eine zuverlässige Bewertung vorzunehmen. Anhand von Fossilien untersuchen wir das Potenzial von Meeresorganismen, ihre ökologischen Präferenzen in Zeiten des globalen Wandels zu ändern.

In einem laufenden Projekt bewerten wir die Muster der sich verändernden Präferenzen für Lebensräume. Wir stellen fest, dass sich einmal entwickelte Präferenzen für einen bestimmten Lebensraum sehr wahrscheinlich nicht mehr ändern. Weitere Forschungen werden sich auf eine feinere zeitliche und räumliche Auflösung konzentrieren, um eindeutigere Aussagen zu ermöglichen.

Wolfgang Kiessling, Carl Simpson

Paläontologen können die Aussterberaten und deren Selektivität direkt bewerten, ohne sich auf Rückschlüsse zum Aussterberisiko zu stützen, wie sie in der Roten Liste der IUCN verwendet werden. Wir nutzen Fossilienfunde, um Faktoren zu ermitteln, die das Aussterberisiko bestimmen. Wir bewerten organismische Merkmale und Merkmale auf Artenebene. Organismische Merkmale wie Lebensweise, Skelettmineralogie, Ernährungsweise und Fruchtbarkeit ermöglichen es uns, allgemeine Risiken abzuleiten, die weitgehend mit neontologischen Erkenntnissen übereinstimmen. Merkmale auf Artenebene wie Populationsgröße und geografische Verbreitung ermöglichen spezifischere Vorhersagen. Arten und Gattungen neigen dazu, ihre geografische Verbreitung bis etwa zur Mitte ihres stratigraphischen Verbreitungsgebiets zu vergrößern, danach verlieren sie allmählich an geografischer Verbreitung, bis sie schließlich aussterben. Anhand dieses Musters können wir den Zeitpunkt des Aussterbens noch existierender Gattungen vorhersagen, da diese ihre maximale geografische Verbreitung bereits überschritten haben. Die laufenden Arbeiten konzentrieren sich auf eine feinere taxonomische und stratigraphische Auflösung für diesen Ansatz.

Abbildung: Die skalierte geografische Verbreitung paläozoischer mariner Muschelgattungen über ihren skalierten stratigraphischen Verbreitungsbereich. Das Muster einer symmetrischen Zunahme und Abnahme der Taxa kann zur Vorhersage des Zeitpunkts des Aussterbens rezenter Arten herangezogen werden (aus Tietje & Kiessling, 2013).

Literatur

Tietje M & Kiessling W (2013) Predicting extinction from fossil trajectories of geographical ranges in benthic marine molluscs. Journal of Biogeography 10.1111/jbi.12030.