Kann das Micro- oder Mesozooplankton die Frühjahrsblüte des Phytoplanktons in der Zentralen Ostsee infolge der Klimaerwärmung kontrollieren?

• Antragstellerin: Dr. Carolin Paul
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426620852

Aufgrund der Klimaerwärmung soll die Oberflächentemperatur der Ostsee um 2-3°C ansteigen. In der Zentralen Ostsee (Arkona- und Gotland See) lag die Frühjahrstemperatur 2016 sogar bei bis zu 2°C über dem langzeitlichen Mittel (1990-2016, HELCOM 2017). Seit den späten 1980ern ist der Diatomeenbestand der Frühjahrsblüte in der Zentralen Ostsee dramatisch abgesunken, sodass diese nun weitestgehend von Dinoflagellaten dominiert wird. Nach einer Analyse von Wasmund et al. (2017) sind diese Veränderungen einzig auf höhere Wassertemperaturen zurückzuführen. Es wird hypothesiert, dass eine mögliche frühere Entwicklung des Mesozooplanktons (Copepoden, Rotifer) und des Mikrozooplanktons (Ciliaten, Dinoflagellaten) aufgrund milderer Wintertemperaturen in der Zentralen Ostsee zu einem erhöhten Fraßdruck auf die frühen Stadien der Frühjahrsblüte, wie z.B. der kleine Diatomee Skeletonema marinoi, führt und deren geringe Abundanzen in den letzten Jahrzehnten erklären könnte. Diese beschriebenen Mechanismen sind jedoch bisher völlig unklar. Während das Mikrozooplankton dort überhaupt nicht detailliert untersucht ist, führen selbst die regulären Monitoringfahrten im Frühjahr (Februar, März, Mai) noch zu großen Lücken in den Phytoplankton und Zooplankton Biomassedaten. Dies macht es unmöglich, die beschriebenen Szenarien zu überprüfen. Durch Kombination von Monitoring der gesamten Planktongemeinschaft in kürzeren Zeitabständen, temperaturmanipulierten Fraßexperimenten auf dem Schiff und Studien mit Kulturen möchte ich a) die Zusammensetzung und Biomasseentwicklung der Planktongemeinschaft in der Zentralen Ostsee detaillierter untersuchen und b) die Zusammenhänge von steigenden Wassertemperaturen, Veränderungen der Zooplanktonartengemeinschaft sowie des signifikanten Rückgangs des Diatomeenbestandes in der Frühjahrsblüte ermitteln. Während der Projektausfahrt (April 2020), sollen in Experimenten auf dem Schiff (Teilprojekt A) die Effekte von erhöhter Wassertemperatur (+3°C) sowie Mikro- bzw. Mesozooplankton Grazern auf eine natürliche Phytoplanktongemeinschaft identifiziert werden. Zusätzlich soll ein Verdünnungsexperiment durchgeführt werden, um Mikrozooplankton-Fraßraten berechnen und identifizieren zu können. Des Weiteren soll mithilfe engmaschigen Monitorings (Teilprojekt B) überprüft werden, ob aufgrund milderer Wassertemperaturen das Mikro-und Mesozooplankton auch in der Zentralen Ostsee bereits während der Frühjahrsblüte in ausreichend hohen Abundanzen vorliegt, um die Diatomeenblüte durch Fraß (grazing) zu kontrollieren. Hierfür werden Phytoplankton-, Mikrozooplankton- und Mesozooplanktonproben sowohl während unserer eigenen Projektfahrt (erste Aprilhälfte), als auch während der regulären Monitoringfahrten des IOW (Februar, März, Mai) und in Kooperation mit einer Fahrt des GEOMAR (zweite Aprilhälfte) 2020 genommen. In den Laborexperimenten (Teilprojekt C) sollen die Effekte von Temperatur und Schlüsselgrazern im Detail auf Artebene untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen