Roadmap zum besseren Verständnis polarer Ökosysteme | Polarjournal
Die Polarregionen reagieren am empfindlichsten auf die globale Erwärmung und sind daher am stärksten gefährdet. Sie verschwinden schnell und mit ihnen die Ökosysteme, die sie beherbergen. Doch während die Polarökosysteme noch wenig bekannt sind, sind ihre Wechselwirkungen mit der übrigen Umwelt noch weniger bekannt. Foto: Mirjana Binggeli

Wissenschaftler der University of East Anglia (UEA), des British Antarctic Survey (BAS) und der Universität Bielefeld wollen einen Überblick über die polaren Ökosysteme in ihrer gesamten Artenvielfalt von der Atmosphäre bis zum Meeresboden erstellen, um sie besser zu verstehen und zu erhalten.

Die Polarregionen verfügen über eine unglaubliche Biodiversität. Diese ist jedoch vielerorts nur unzureichend bekannt und es gibt noch viel zu entdecken. Gleichzeitig sind die Arktis und die Antarktis durch die globale Erwärmung besonders bedroht. Ihre Biodiversität droht zu verschwinden und mit ihr die gesamte Biologie, die sowohl Ökosystemdienstleistungen als auch eine biologische Klimaregulierung bereitstellt.

In einem Artikel, der am 20. November in Nature Communications veröffentlicht wurde, plädieren die Autoren für eine Roadmap für polare Ökosysteme. „Biodiversitätsprojektionen für die Polarregionen können nur dann zuverlässig konstruiert werden, wenn wir ein ausreichend tiefes Verständnis der Vielfalt, der ökologischen Funktionen und der Wechselbeziehungen der polaren Organismen sowie ihrer Resilienz gegenüber dem Klimawandel haben“, sagte Professor Thomas Mock, Professor für marine Mikrobiologie an der UEA School of Environmental Sciences und Co-Hauptautor der Studie, kürzlich in einer Pressemitteilung der UEA.

Der polare Lebensbaum, von den Mikroben in den Ozeanen, im Eis oder auf dem Land bis hin zur Megafauna. In diesem Diagramm wird die Überwachung der Pole durch Forschungsstationen und einen automatischen, selbstsubventionierenden Unterwassermotor sowie durch Schiffe dargestellt, die auch ein potenzielles Risiko für die Einführung invasiver Arten darstellen. Die Omics-Wissenschaft kann dazu dienen, sowohl die Biodiversität des gesamten Systems als auch die Evolutionsgeschichte der Arten zu bewerten. Dies würde auch Hinweise auf die Anpassungsfähigkeit geben. Grafik: Clark et al.

Die Autoren setzen bei der Durchführung dieses Projekts auf das Genom-Screening. Sie sind der Meinung, dass dieses Verfahren sowohl die Möglichkeit bietet, Populationen zu identifizieren, die unter Stress stehen, als auch invasive Arten zu überwachen, was ein frühzeitiges Eingreifen ermöglichen würde. „Da die kalten Regionen unseres Planeten immer weniger werden, besteht ein echter Bedarf an vollständigen Genomsequenzen für verschiedene Organismen, die in polaren Ökosystemen leben, von den tiefen Ozeanen bis zum Permafrostboden, sowohl für die Arktis als auch für die Antarktis“, sagt Prof. Mock. „Dies wird eine breitere Anwendung von Omics-Technologien auf polare Arten ermöglichen, was unser Verständnis der Evolution in der Kälte und der adaptiven Reaktionen auf eine sich erwärmende Welt revolutionieren wird.“

Omics-Technologien sind leistungsfähige Technologien, die für die umfassende Analyse von Molekülen, aus denen die Zellen lebender Organismen bestehen, eingesetzt werden (Genomik, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik).

Die Autoren des Artikels sind der Meinung, dass die Verwendung eines Multi-Omics-Ansatzes dazu beiträgt, die polaren Ökosysteme und die Anpassung an das Leben in der Kälte zu verstehen. Ein Beispiel hierfür ist der Eisbär, dessen Herz-Kreislauf-System sich so verändert hat, dass der Körper des Tieres hohe Serumcholesterinwerte tolerieren kann, die in einer fettreichen Nahrung vorkommen, die für ihr Überleben notwendig ist. Foto: Julia Hager

Aber warum ist es so wichtig, einen solchen Überblick aufzustellen? „Es gibt starke Beweise dafür, dass die klimabedingten Veränderungen in den Polarregionen bereits die Verteilung der Arten auf dem Land und im Meer verändern, mit großen Auswirkungen auf das Funktionieren der Ökosysteme“, stellt Professor Mock fest. Von Arten, die sich polwärts bewegen und die Nahrungskette stören, über die Destabilisierung des arktischen Jetstreams, der sich auf das globale Klima auswirkt, bis hin zum Auftauen des Permafrostbodens und dessen Folgen in Form von Freisetzung von Kohlenstoff oder sogar alten Krankheitserregern – die Veränderungen in den Polarregionen werden sich auch in anderen Teilen der Welt auswirken.

Zur Erinnerung: Das Südpolarmeer ist für 40% der weltweiten ozeanischen Absorption von anthropogenem CO2 und für etwa 50% der gesamten atmosphärischen Absorption verantwortlich. Die dort lebenden Organismen sind wahrscheinlich für die größte natürliche negative Rückkopplung gegen den Klimawandel verantwortlich. Mit anderen Worten: Sie nehmen konsequent das CO2 auf, das unsere menschlichen Aktivitäten freisetzen.

Mehr über diese Organismen und ihre Rolle zu erfahren, würde Vorteile bringen, die laut den Autoren weit über das biologische Wissen über diese Organismen hinausgehen: „Zu verstehen, wie viele sehr seltsame Organismen in extremer Kälte leben, kann helfen, globale Fragen zu beantworten und der Gesellschaft echte Vorteile bringen“, stellt Melody Clark, Professorin und Projektleiterin der BAS, fest. „Wenn wir jetzt nicht handeln, wird dies zu einem substanziellen Verlust an Wissen über die evolutionäre Anpassung an die Kälte führen.“

Link zum Artikel: Clark, M.S., Hoffman, J.I., Peck, L.S. et al. Multi-omics for studying and understanding polar life. Nat Commun 14, 7451 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43209-y

Mirjana Binggeli, PolarJournal

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