Klimawandel Essays

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Klimawandel Essays




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Aufgrund des anthropogenen Klimawandels wird eine Vielzahl von biologisch signifikanten Umweltveränderungen erwartet (Solomon et al., 2007). Wie werden das Leben und die Artenvielfalt auf der Erde auf den aktuellen und projizierten Klimawandel reagieren?

Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger erkennen, dass dies derzeit eine der wichtigsten Fragen in der Wissenschaft ist, da die Vorhersage von Reaktionen auf Veränderungen auf Ökosystemebene eine grundlegende Voraussetzung für das zukünftige Management von Biodiversität, Landwirtschaft und Fischerei ist (Milenium Ecosystem Assessment, 2005, UN-Konvention) zur biologischen Vielfalt, CBD).
Der vorhergesagte Anstieg der Meerestemperaturen ist einer der wichtigsten Auswirkungen des Klimawandels, da die Temperatur physiologische und ökologische Prozesse auf biologischen Skalen von den Genen bis zu den Ökosystemen beeinflusst.





Unser derzeitiges Wissen über die beobachteten und zu erwartenden biologischen Veränderungen, die ökophysiologischen und genetischen Mechanismen, die sie an Land antreiben, ist weit größer als die der Meeressysteme. Die Unzugänglichkeit aquatischer Lebensräume, die hohen Kosten und die Herausforderung der Meeresforschung tragen zur Wissenslücke bei.
Bisher lagen die Vorhersagen der Reaktionen auf Veränderungen bei Tieren hauptsächlich auf der Artenebene und basierten auf zwei Ansätzen.

Die erste nutzt aktuelle Arten (Klimahüll) und prognostiziert dann zukünftige Bereiche, indem sie bewertet, wo ähnliche Bedingungen wahrscheinlich von Klimamodellen herrühren. Der zweite Ansatz bewertet die physiologische Fähigkeit eines Organismus, experimentell veränderte Bedingungen im Labor zu bewältigen.

Obwohl sie in vielen Studien weit verbreitet sind (Kruuk et al., 2008; Kopp et al., 2014), haben beide Ansätze erhebliche Probleme. In Artenbereichen fehlt das Wissen über Anpassungsraten und genetische und funktionelle Toleranzunterschiede innerhalb und zwischen Populationen.

In ähnlicher Weise sind die Schlussfolgerungen, die aus der Verwendung physiologischer Ansätze gezogen werden können, begrenzt, da sie vorwiegend kleine Artenzahlen bewerten und weil experimentelle Veränderungsraten normalerweise viel schneller sind als natürliche Veränderungen. Daher besteht eine Schlüsselanforderung darin, einen Ansatz zu entwickeln, der das Verständnis von Prozessen und Reaktionen auf der Ebene der Gemeinschaft oder der Gemeinschaftsebene verbessert.

Einer der Parameter, die bei der Entwicklung von Ansätzen zum Verständnis der Reaktion von Gemeinschaften oder Gemeinschaften auf Umweltveränderungen berücksichtigt werden müssen, ist die Identifizierung der am stärksten gefährdeten Bevölkerungsschichten.

Der Verlust solcher Stufen könnte einen großen Einfluss auf die Biodiversität insgesamt haben. In diesem Zusammenhang wurden Stadien des frühen Lebensgeschehens als die am meisten gefährdeten Stadien für Veränderungen identifiziert (Pedersen et al., 2008): Die größte Mortalität in der Lebensgeschichte tritt in der frühen Entwicklung und Rekrutierung auf.

Die geringe Körpergröße, relativ hohe (massenspezifische) Stoffwechselraten und niedrigere Energiereserven verringern die Fähigkeit der frühen Lebensphasen, sich für einen geeigneten Lebensraum zu entscheiden und zu migrieren, wodurch ihre Anfälligkeit gegenüber dem Klimawandel weiter erhöht wird (Rijnsdorp et al., 2009).

Solche Eigenschaften erhöhen auch ihre Sterblichkeit während Zeiten ungünstiger Umweltbedingungen, z. Zeiten von Nahrungsmittelknappheit.
Untersuchungen von Temperaturtoleranzen von Entwicklungsstadien im Labor sind relativ selten, aber die durchgeführten Untersuchungen zeigen oft keine deutlichen Unterschiede zu den Temperaturgrenzen von Erwachsenen.

In diesem Zusammenhang haben Stanwell-Smith & Peck (1998) gezeigt, dass über 80% der Embryonen in 3 Arten von antarktischen Stachelhäutern bei Temperaturen bis zu 3 ° C, aber nicht darüber, normal entwickelt wurden. Unterschiedliche Arten werden in ihren Reaktionen auf die Erwärmung variieren und dies wird ihre Wettbewerbsfähigkeit und Fitness beeinflussen, möglicherweise durch Variationen in der aeroben Kapazität und der funktionellen Fähigkeit (P & rtner et al.

2007).





Kleine Veränderungen im Gleichgewicht in der frühen Lebensgeschichte und Kolonisationsstadien in Meeresarten werden wahrscheinlich sehr große Veränderungen in der Gemeinschaftsstruktur und dem Gleichgewicht der Ökosysteme bewirken. Diese Faktoren, gekoppelt mit der sehr hohen ökologisch bedingten Mortalität in frühen Lebensstadien, bedeuten, dass Untersuchungen zu Erwärmungseffekten bei Rekrutierung und frühem Gemeinschaftswachstum in marinen benthischen Gruppen ein wesentlicher Schritt sind, um die Reaktionen der Ökosysteme auf Veränderungen zu verstehen.

2. Das antarktische sessile marine Benthos
Sublittorale sessile Epifauna-Assemblagen werden oft durch eine ähnliche Gruppe von Organismen charakterisiert, was möglicherweise Vergleiche der Auswirkungen von Umweltvariationen auf grundlegende biologische und ökologische Prozesse ermöglicht, die zwischen Regionen vorgenommen werden. Das antarktische Benthos wurde von den frühesten Expeditionen untersucht, und es gab ein großes Interesse an den Raten biologischer und ökologischer Prozesse in Relation zu anderen Breiten (siehe Berichte von Clarke, 1991).

Antarktische Meere sind für solche Studien besonders relevant, da die saisonalen Schwankungen in der Umwelt am extremsten sind und die Meerwassertemperaturen das ganze Jahr über extrem niedrig und stabil sind (Clarke & Leakey, 1996). Mit bemerkenswerten Ausnahmen (Dayton et al., 1974; Stanwell-Smith & Barnes, 1997; Bowden et al., 2006) basiert die Mehrzahl der bisherigen Studien jedoch weitgehend auf der Beschreibung des beobachteten augenblicklichen Musters, woraus folgt Die Raten und Kausalmechanismen der zugrunde liegenden Prozesse werden weitgehend abgeleitet.

Es gibt daher keine empirischen Daten, die die beteiligten Mechanismen und ökologischen Prozesse erklären. Letzteres ist in erster Linie eine Folge von Probenahmeproblemen, die mit den langsamen biologischen Prozessen in der Region und dem Verlust von Ausrüstung durch Eisschläge während längerer Einsatzzeiten verbunden sind.
Bestehende Studien benthischer Assemblagen in der Antarktis weisen auf drei charakteristische Merkmale hin.

Erstens ist das Wachstum bei den meisten Taxa im Vergleich zu ähnlichen Taxa in niedrigeren Breiten langsam (Pearse et al., 1991; Clarke et al., 2004).Dies kann auf physiologische Einschränkungen im Zusammenhang mit niedriger Temperatur, Nahrungsmittellimitierung aufgrund zeitlich begrenzter Primärproduktion oder einer Kombination dieser Faktoren zurückzuführen sein (Clarke et al., 2004).





Zweitens ist das Wachstum bei vielen Taxa stark saisonabhängig und beschränkt sich hauptsächlich auf die Sommerperiode der Primärproduktion. Bemerkenswerte Ausnahmen schließen das Schalenwachstum in Brachiopoden und 1 infaunale Muscheln ein, die im Winter stattfinden (Peck et al., 1997; Peck et al., 2000). Drittens ist der Hauptfaktor, der die sessile Assemblage-Struktur in Nearshore-Gewässern bestimmt, der Gradient der abnehmenden physikalischen Störung durch Eis mit zunehmender Tiefe (Gutt, 2001).
Trotz der Breitengradhypothese des Breitengrades, bei der der Artenreichtum von den Tropen weg abnimmt, ist das Leben in den Regalen des Südpolarschen Ozeans reichlich vorhanden und reich (Clarke & Johnston, 2004).





Cheilostome Bryozoen zusammen mit spirorbiden Polychaeten sind die am häufigsten vorkommenden Gruppe in der Antarktis, in Bezug auf die Anzahl der Rekruten und Flächendeckung (Barnes et al., 2006).

Es besteht eine hohe Variabilität der Flächenabdeckung. Osman (1997) und Greene et al. (1983) berichteten über die Abnahme der Flächenabdeckung nach anfänglicher schneller Besiedelung. Eine spätere Studie von Todd (1998) zeigte, dass Unterschiede in der Flächendeckung von der Jahreszeit des ersten Eintauchens abhängig waren. So zeigt der Zeitpunkt der ersten Immersion, dass der Zeitpunkt der Störung und damit die Verfügbarkeit von freiem Raum ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der taxonomischen Zusammensetzung der antarktischen Gemeinschaften ist.

Dieser Effekt wird hauptsächlich durch die Vorbelegung von Raum durch anfängliche Rekruten verursacht, die sich in hohen Dichten niederlassen und schnell wachsen (z. B. Ascidia sp. In Sutherland 1974). In der Antarktis kann jedoch eingeschränktes und stark saisonales Wachstum das Potenzial für solche "Lotterie" -Effekte, die durch Schwankungen im Zeitpunkt der Störung entstehen, zunichte machen.

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