Doppelter Stress für arktische Vögel

Forschungsprogramm „Arktis im Wandel“ Doppelter Stress für arktische Vögel

Deutsche und britische Forscherinnen und Forscher haben den Einfluss des Klimawandels auf das Nordpolarmeer untersucht. Die damit verbundenen Veränderungen bekommen vor allem Seevögel wie Lummen in doppelter Hinsicht zu spüren: Zum einen wandern ihre Beutefische weiter nach Norden, zum anderen sind sie von Schadstoffanreicherungen im Ökosystem bedroht.

Trottellummen auf Helgoland

Trottellummen brüten auf Helgoland, Deutschlands einziger Hochseeinsel. Hier wurde ein Naturschutzgebiet nach ihnen benannt: der Lummenfelsen.

Foto: imago images/Annett Mirsberger

Lummen sind äußerst ungeschickte Flieger. Ihr Fettpolster bietet ihnen zwar einen guten Schutz vor dem eisigen Meerwasser, macht sie aber nicht gerade zu windschnittigen Flugkünstlern. „Lummen sind sehr kompakte Vögel mit im Vergleich zu ihrer Körpergröße winzigen Flügeln“, sagt Dr. Thomas Larsen, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Geoanthropologie. „Deshalb schwimmen sie am liebsten auf dem Meer und verbringen den Großteil des Jahres auf der Hochsee.“

Lummen könnten sich gut an die extremen Umweltbedingungen im Nordatlantik anpassen: „Selbst im tiefsten Winter bei kompletter Dunkelheit und Eiseskälte schwimmen sie unbeeindruckt auf dem Nordatlantik herum“. Nur zum Brüten und zur Aufzucht der Jungvögel kämen die pinguinähnlichen Vögel an die felsigen Küsten des Nordatlantiks und Nordpazifiks, so Larsen.

Deutschland und Großbritannien beschreiten in der Arktisforschung gemeinsame Wege: Im bilateralen Forschungsprogramm „Arktis im Wandel“ (Changing Arctic Ocean) untersuchen 220 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in zwölf bilateralen Forschungsprojekten den Einfluss des Klimawandels auf den Arktischen Ozean. Das Bundesforschungsministerium sowie das britische Natural Environment Research Council (NERC) investieren zusammen mehr als neun Millionen Euro, um eine der unwirtlichsten Regionen besser zu verstehen.

Wie passen sich Lummen an den Klimawandel an?

Larsen und sein Team untersuchen, wie die Lummen mit den Veränderungen durch den Klimawandel umgehen. Hierzu erforscht das vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt „LOMVIA" die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wettbewerb zwischen zwei eng verwandten Vogelarten – benannt nach der Dickschnabellumme „Uria lomvia“, einer der beiden untersuchten Lummenarten. Die Brutgebiete der Dickschnabellumme und der Trottellumme überschneiden sich an der isländischen Nordküste. „In dieser Region am Rande der Arktis können wir den Klimawandel sehr deutlich beobachten“, berichtet der Meeresbiologe.

Larsen weiter: Die erwachsenen Vögel essen „so ziemlich alles was nahrhaft und verzehrbar ist“. Die Jungvögel seien jedoch auf fetthaltige Nahrung angewiesen, um sich schnell ein Fettpolster zuzulegen. „Ihre Leibspeise sind Kapelan und Kleiner Sandaal“, so Larsen. Diese kleinen Fische leben in großen Schwärmen im Arktischen Ozean und wandern mit dem Klimawandel weiter nach Norden – weg von den Küsten Islands. So gebe es zuletzt immer häufiger Jahre, in denen der Kapelan fast ausblieb.

Im Frühjahr 2022 häuften sich die schlechten Nachrichten für die Lummen aus der britischen und dänischen Nordsee: Weil viele Fischschwärme ausblieben und stärkere Winterstürme tobten, wurden verhungerte Vögel an den Nordseeküsten angeschwemmt. Ursache ist laut Biologinnen und Biologen höchstwahrscheinlich auch hier der Klimawandel, weil sich die Beutetiere der Lummen in nördliche Gefilde verlagert haben.

Auswirkungen des Klimawandels auf das arktische Nahrungsnetz

Die nördlichen Verwandten der Trottellummen, die Dickschnabellummen, stehen an der Spitze des arktischen Nahrungsnetzes. Das macht sie für die Forscherinnen und Forscher aus Deutschland und Großbritannien zu einem spannenden Forschungsobjekt: Larsen und seine Kolleginnen und Kollegen vergleichen, ob die Lummen sich heute von anderen Fischen ernähren als früher. Dadurch lässt sich beurteilen, welchen Einfluss der Klimawandel auf das arktische Nahrungsnetz hat.

Um die Nahrung der Vögel zu analysieren, benötigen die Forscherinnen und Forscher eine winzige Blutprobe von etwa einem Milliliter. Die Blutprobe gebe nicht nur Aufschluss über die kürzlich gefressene Nahrung, sondern auch über die Herkunft des Beutefisches: „Anhand der Biomarker im Blut der Vögel können wir feststellen, aus welchem Meeresgebiet rund um Island die Nahrung der Lummen stammt“, so Larsen. Kurze Wege zwischen Fischgründen und Nest kommen den ineffizienten Fliegern entgegen. Je weniger Energie die Nahrungsbeschaffung koste, desto mehr Futter komme bei den Jungtieren an, sagt Larsen. Dies sei ein weiteres Puzzleteil im arktischen Nahrungsnetz.

Weniger Nahrung und zusätzliche Schadstoffe

Neben dem veränderten Nahrungsangebot bringt der Klimawandel eine weitere Veränderung für die Vögel mit sich: „Unsere vorläufigen Ergebnisse aus Grönland deuten darauf hin, dass der saisonale Fluss von Schneeschmelzwasser die Belastung der Seevögel mit organischen Schadstoffen erhöhen kann“, schildert Dr. Kirstin Dähnke, Abteilungsleiterin am Helmholtz-Zentrum Hereon und Expertin für Nährstoffkreisläufe im Meer. Sie leitet das ebenfalls vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt „EISPAC“. Es erfasst, welche Schadstoffe und Plastikpartikel aufgrund des Meereisrückgangs freigesetzt werden.

Während Thomas Larsen sich der Arktis von Westeuropa annähert, ist Kirstin Dähnkes Forschungsgebiet die russische Arktis. „Das Tauen des Permafrosts im Delta des Lena-Flusses hat viele zusätzliche Nährstoffe freigesetzt, von denen die arktische Nahrungskette möglicherweise profitiert“, so Dähnke. In einem ersten Schritt, der Primärproduktion, nähmen die Algen im Meer nicht nur die reichlich vorhandenen Nährstoffe auf, sondern auch mehr langlebige organische Schadstoffe, sogenannte POPs (persistent organic pollutants). Das Fachwort für diese besorgniserregende Eigenschaft sei „bioakkumulativ“: „Diese Schadstoffe reichern sich über die Nahrungskette von Algen zu Fischen und schließlich zu Seevögeln immer weiter an“, erklärt Dähnke.

Bioakkumulation bezeichnet die Aufnahme eines Stoffes aus der Umwelt und die Anreicherung in einem Organismus. Die Aufnahme des Stoffes kann dabei über verschiedene Wege erfolgen. So können zum Beispiel Wasserorganismen Stoffe aus dem umgebenden Medium (Wasser, Sediment) heraus über die Kiemen und Haut, aber auch durch Fressen von Sedimentpartikeln aufnehmen. Bei landbewohnenden Tieren spielt hingegen die Aufnahme über die Nahrung und das Trinkwasser eine bedeutende Rolle.

Die Bioakkumulation eines Stoffes kann einerseits den aufnehmenden Organismus (etwa den Fisch) selbst schädigen, indem der Stoff eine für den Organismus schädliche Konzentration erreicht. Andererseits kann sie zu einer Weitergabe des Stoffes in der Nahrungskette führen, wenn der kontaminierte Organismus gefressen wird. Insbesondere die Lebewesen an der Spitze einer Nahrungskette (etwa der Mensch) sind dadurch gefährdet.

Per- und polyfluorierte Chemikalien – ein Problem für die Umwelt

Prof. Dr. Ralf Ebinghaus, der ebenfalls im Helmholtz-Zentrum Hereon arbeitet und dort das Institut für Umweltchemie des Küstenraumes leitet, ist Experte für solch langlebige und bioakkumulative Schadstoffe. Sein Steckenpferd sind per- und polyfluorierte Chemikalien, kurz PFAS. Diese sind wasser-, fett- und schmutzabweisend und kommen in unzähligen Alltagsprodukten wie Textilien, Kochgeschirr, Lebensmittelverpackungen, Kosmetika und Medizinprodukten vor.

Was auf den ersten Blick sehr praktisch klingt, hat dramatische Konsequenzen für die Umwelt: „PFAS sind so stabil, dass sie in der Umwelt nicht abgebaut werden“, so Ebinghaus. Die Chemikalien werden über Meeresströmungen und über die Atmosphäre bis in entlegene Regionen transportiert. Ob im Schnee auf den Gipfeln des Himalayas, in arktischen Eisbären und antarktischen Pinguinen, im Tiefenwasser des Pazifiks oder in nahezu jeder Bodenprobe aus Deutschland – PFAS sind praktisch überall auf der Welt nachgewiesen worden.

Obwohl zu Beginn der Arbeiten keine Zusammenarbeit der Projekte LOMVIA und EISPAC eingeplant war, erwies sich die Kooperation zwischen Vogelkunde und Schadstoffforschung als aufschlussreich, sagt Larsen. Denn die Blutanalyse auf langlebige organische Schadstoffe sowie per- und polyfluorierte Chemikalien habe einen besorgniserregenden Befund ergeben: Auch in den Blutproben der Trottellummen und Dickschnabellummen haben die Forscherinnen und Forscher hohe Konzentrationen von Schadstoffen gefunden.

EU-Verordnung zur Beschränkung gefährlicher Chemikalien „REACH“
Deutschland erarbeitet zurzeit mit vier weiteren EU-Mitgliedstaaten im Rahmen der EU-Verordnung „REACH“ (Europäische Chemikalienverordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) einen EU-weiten Beschränkungsvorschlag für alle per- und polyfluorierten Chemikalien. Die ⁠REACH-Verordnung⁠ gilt als eines der strengsten Chemikaliengesetze der Welt.

Fazit: Generalisten profitieren, Spezialisten verlieren

Laut Larsen gebe es Hinweise, dass diese Schadstoffe die Vögel anfälliger für äußere Stressfaktoren machten. Da der Klimawandel ein solcher Stressfaktor sei, könne durch die Summe der negativen Einflüsse die Fortpflanzungsfähigkeit der Tiere beeinträchtigt sein.

Das vermutet auch die Biologin Dähnke. Üblicherweise seien es die Generalisten, die vom Klimawandel profitieren und die Spezialisten – wie die Trottellummen und Dickschnabellummen mit ihrer sehr speziellen Lebensweise, die den Kürzeren ziehen. Hinzu komme das enorme Tempo der Veränderung, das den Tieren kaum eine Chance gebe, sich an den Klimawandel anzupassen, so Dähnke.