Tiefgreifender ökologischer Wandel im östlichen Mittelmeer

Gemeinschaften aus eingeschleppten tropischen Arten unterscheiden sich in ihren biologischen Eigenschaften deutlich von der heimischen Tierwelt im östlichen Mittelmeer, wie ein internationales Forscherteam um Jan Steger vom Institut für Paläontologie herausfand. Dadurch – und durch den fortschreitenden Kollaps mediterraner Arten – verändern sich die Flachwasser-Ökosysteme in der Region besonders tiefgreifend. Die Studie wurde im Fachjournal Global Ecology and Biogeography veröffentlicht.

Das östliche Mittelmeer durchläuft einen dramatischen ökologischen Wandel – während einheimische Arten immer mehr verschwinden, gedeihen durch den Suez Kanal eingeschleppte tropische Organismen, Lesseps’sche Arten genannt, in Folge immer wärmerer Wassertemperaturen prächtig. Dabei verdrängen sie jedoch nicht direkt die einheimischen Arten, sondern besetzen vielmehr "freie Nischen", so eine Studie, die nun im Journal Global Ecology and Biogeography veröffentlicht wurde.

"Um zu verstehen, wie sich die Zunahme tropischer Arten auf die heimische Fauna und die Funktion der Ökosysteme auswirkt, muss man ihre biologischen Eigenschaften – etwa Lebensweise oder Ernährung – mit jenen der heimischen Fauna vergleichen", sagt Jan Steger, Doktorand und Erstautor der neuen Studie.

Damit eingeschleppte Organismen sich erfolgreich etablieren können, müssen sie nicht nur mit den lokalen Umweltbedingungen zurechtkommen, sondern auch mit etwaiger Konkurrenz durch einheimische Arten. Letzteres kann etwa gelingen, wenn sie Ressourcen wie Lebensraum oder Nahrung effizienter nutzen, was schlussendlich zu einer Verdrängung heimischer Spezies mit ähnlichen ökologischen Rollen führen kann; die Funktionsweise des Ökosystems selbst ändert sich bei solchen Prozessen aber wenig. "Dies war lange eine gängige Hypothese. Neuere Studien zu Fischen aus dem östlichen Mittelmeer legten jedoch Gegenteiliges nahe, nämlich dass Lesseps‘sche Arten gerade dann erfolgreich sind, wenn sich ihre biologischen Eigenschaften stark von jenen der einheimischen Fauna unterscheiden, sie also ‚freie‘ Nischen im Ökosystem einnehmen, und dadurch Konkurrenz umgehen", erklärt Steger.

Unbekannte Invasionsgeschichte

Eine große Unbekannte bei der Interpretation beobachteter Muster stellte jedoch bisher die lange Geschichte der Invasion dar: Während tropische Arten bereits kurz nach der Öffnung des Suez Kanals im Jahr 1869 ins Mittelmeer eindrangen, stehen systematische Daten zur Zusammensetzung der einheimischen Fauna erst seit jüngerer Zeit zur Verfügung. "Wir sehen heute das Ergebnis einer jahrzehntelangen massiven ökologischen Transformation, wussten aber nicht, wie dieses zu Stande gekommen ist", sagt Paolo Albano, Leiter des FWF-Projekts, im Rahmen dessen die Studie durchgeführt wurde. "Möglicherweise beobachten wir nur deshalb funktionelle Unterschiede zwischen den einheimischen und tropischen Komponenten der Lebensgemeinschaften, weil in der Vergangenheit vorhandene Mittelmeer-Arten mit ähnlichen ökologischen Rollen verdrängt worden sind, ohne dass wir davon wissen. Herauszufinden, ob dem so ist, ist entscheidend, um die Auswirkungen der Lesseps‘schen Invasion zu verstehen."

Muschel- und Schneckenschalen als natürliche Archive

Genau hier setzte die neue Studie an. Um die kritische Datenlücke zu schließen, konzentrierten sich die Wissenschafler*innen auf die Untersuchung von Weichtieren (Mollusken), also jener Tiergruppe, die unter anderem Muscheln und Schnecken umfasst. "Muscheln und Schnecken besitzen artspezifische Kalkschalen, die nach ihrem Tod oft für Jahrzehnte bis Jahrtausende am Meeresboden erhalten bleiben. Sie bilden dort sogenannte Totgemeinschaften, natürliche Archive, die altersdatiert werden können, und eine Rekonstruktion der Artenzusammensetzung vor Öffnung des Suez Kanals bzw. aus frühen Phasen der Invasion erlauben", sagt Steger.

Per Forschungsschiff und mit Tauchern entnahmen die Forscher*innen Proben entlang der Mittelmeerküste Israels, einer der Regionen mit den meisten eingeschleppten Arten, und analysierten sowohl die dort lebenden Weichtiergemeinschaften als auch die am Meeresboden abgelagerten Schalenreste. "Wir konnten nachweisen, dass die funktionellen Unterschiede zwischen den einheimischen und tropischen Arten tatsächlich seit Beginn der Invasion bestehen. Das legt nahe, dass das fortschreitende Verschwinden einheimischer Arten wohl nicht primär auf direkte biologische Konkurrenz zurückzuführen ist. Andererseits bedeutet es aber auch, dass die heutigen, von tropischen Arten dominierten Lebensgemeinschaften sich funktionell stark von jenen der Vergangenheit unterscheiden", erklärt Steger.

Die Lesseps‘schen Komponenten der Weichtiergemeinschaften weisen etwa signifikante Unterschiede in Körpergrößenverteilungen und Ernährungsweise auf, was sich auf Stoffflüsse und Nahrungsnetze auswirken kann. Wie und ob gesellschaftsrelevante Leistungen der Ökosysteme beeinflusst werden könnten, ist allerdings noch unbekannt. Die Forschung auf diesem Gebiet hat gerade erst begonnen. Klar ist allerdings, dass die Faunenveränderung durch die Erwärmung des Meeres und den weiteren Ausbau des Suez Kanals regional immer weitreichender werden wird, und in Zukunft auch andere Sektoren des Mittelmeers erfassen könnte. "Es ist daher absolut notwendig, weitere Veränderungen der Mittelmeerfauna so gut es geht zu verhindern. Dies kann nur durch konsequenten Klimaschutz erreicht werden, denn es ist vor allem die fortschreitende Erwärmung, die den einheimischen Arten zum Verhängnis wird, während sie gleichzeitig die Ausbreitung tropischer Arten begünstigt", warnt Paolo Albano.

Publikation in Global Ecology and Biogeography:

Non-indigenous molluscs in the Eastern Mediterranean have distinct traits and cannot replace historic ecosystem functioning: Jan Steger, Marija Bošnjak, Jonathan Belmaker, Bella S. Galil, Martin Zuschin & Paolo G. Albano (2021)  

DOI: 10.1111/geb.13415