Diese Schnecken sind sauer
Nicht nur auf heimischen Wiesen und im Garten summt und flattert es wieder sommerlich. Auch im Meer sind zu dieser Jahreszeit mehr kleine beflügelte Wesen mit der Strömung im Nordatlantik unterwegs: die Meeresschmetterlinge. Fast so graziös wie ihre Namensvettern in der Luft, schwimmen sie im Plankton mit und ernähren sich von mikroskopischen Algen, Bakterien sowie kleinen Schwebeteilchen – dem Meeresschnee. Der Frühling und Sommer sind auch für sie die Zeit sich zu vermehren. Bekannt sind sie als Musterbeispiel dafür, was der von Menschen verursachte Kohlendioxid (CO2)-Anstieg in der Atmosphäre für Meereslebewesen bedeuten kann.
Ihre Verwandtschaft sieht ganz anders aus, als ihr Familienname vermuten lässt: Es sind nämlich Schnecken. Viele von ihnen besitzen auch ein Gehäuse und haben ihren Fuß, auf dem die Verwandten auf dem Land kriechen, irgendwann im Laufe der Evolution, in muskulöse Flügel umgewandelt, mit denen sie nun durch das Wasser fliegen.
Es gibt viele Arten von Meeresschnecken (Hinterkiemerschnecken: Ophistobranchia) mit solchen „Flügeln“: Thecosomata und Gymnosomata heißen die Ordnungen. Die Thecosomata tragen kleine durchsichtige Gehäuse, die denen ihrer Landverwandtschaft ähneln. Es sind die eigentlichen Meeresschmetterlinge. Die Gymnosomata sind wiederum Flügelschnecken, die im Laufe der Evolution dieses Gehäuse verloren haben. Sie werfen es im Larvenstadium nach etwa 10 bis 12 Tagen ab. Die Gymnosomata sind die Raubtiere unter den Flügelschnecken: Auf ihrem Speiseplan stehen dabei hauptsächlich andere Flügelschnecken, die Thecosomata.
Mit ihrer unscheinbaren Größe von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern – je nach Art (Clione limacina wird bis zu 5 cm groß) – sind Flügelschnecken im Wasser fast unsichtbar für das menschliche Auge. Die Thecosomata sind viel häufiger in unseren Meeren als die Gymnosomata: Eine umfangreiche Metastudie zur weltweiten Verteilung der Biomasse dieser Tiere fand, dass 93 % Thecosomataarten sind und nur 7 % zu den Gymnosomata gehören, was sich leicht erklären lässt, wenn die einen der anderen Futterquelle sind.
Futter für die Fische
Lange stand die Forschung dieser Tiere im Schatten der häufigeren Planktonvertreter – der Ruderfußkrebse zum Beispiel. Einige Thecosomaten insbesondere Limacina helicina gelten in den gemäßigten Breiten und in polaren Gewässern mittlerweile als eine sogenannte Schlüsselart für das Gleichgewicht der Nahrungskette. Die Meeresschmetterlinge sind eine wichtige Nahrungsquelle für Fischarten, die wir gerne auf dem Teller haben wie Hering oder pazifische Lachse. Besonders in ihren Larvenphasen fressen die Fische Flügelschnecken und deren Vorkommen kann stark beeinflussen, wie viele Lachse überleben und heranwachsen können. Und auch Bartenwale ernähren sich von den Schnecken.
CO2-Speicher in sauren Meeren
Was sie für uns Menschen außerdem wichtig macht? Sie bilden Kalkgehäuse, aus dem Mineral Aragonit – etwa wie die korallenriffbildenden Steinkorallen – binden so im Wasser gelöstes CO2 und verbannen es in die Tiefe der Meere. Kalk besteht aus Kalziumkarbonat CaCO3 und ist somit ein wichtiger Faktor des Kohlenstoffkreislaufs im Meer, da CO2 sich aus der Luft im Meerwasser löst. Über die Kalkbildung der Flügelschnecken wird das CO2 in eine mineralische Form gebracht und sozusagen „gebunden“. Sterben die Flügelschnecken, sinken ihre Aragonit-Schalen ab und das CO2 löst sich wieder in tieferen Meeresbereichen auf oder die Schalen setzten sich auf den Meeresboden ab – weit entfernt von der Atmosphäre, in der die Treibhausgase wie CO2 auf unser Klima wirken. Dadurch tragen die Schnecken dazu bei, dass gebundenes CO2 in die Tiefe transportiert wird, wenn sie tot sind und ihre Gehäuse absinken. Das führt dazu, dass mehr CO2 aus der Atmosphäre im Meer aufgenommen werden kann. Und: Weniger CO2 in der Atmosphäre ist zurzeit genau, was wir uns wünschen, um den Treibhauseffekt dieser Gase und somit die Erderwärmung und den Klimawandel zu bremsen.
In dieser Graphik ist eine Übersicht der Prozesse, die im Karbonatsystem eine Rolle spielen:
https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:CO2_ozean.gif#file
Nacktschnecken wider Willen
Mit den Schmetterlingen verbindet die Tiere leider nicht nur der Name: Wie diese haben sie ein menschengemachtes Problem. Das anthropogene – daher von menschlichen Aktivitäten stammende – CO2 in der Atmosphäre bewirkt eine Verschiebung der Meereschemie, des Karbonatsystems, woraus unter anderem mehr Protonen und weniger Karbonationen im Lebensraum der Meeresschnecken vorhanden sind. Dadurch wird die Kalkbildung schwieriger und die Schalen können sich ab bestimmten kritischen Werten leichter auflösen. Das Phänomen nennt sich Versauerung der Meere.
Das Meer hat einen pH von etwa 8. Dieser nimmt aber im Schnitt seit einigen Jahrzehnten ab, weil das Wasser immer mehr Kohlendioxid aus der Luft aufnimmt und Kohlensäure bildet. Die Thecosomata brauchen aber ihre Schale und leider lässt sie sich in einem sauren Meer nicht mehr so gut bilden. Dr. Silke Lischka, die Flügelschnecken am Helmholtzzentrum für Ozeanforschung GEOMAR in Kiel erforscht, untersuchte zum Beispiel Flügelschnecken in unterschiedlichen Entwicklungsstadien, um zu verstehen, wann sie besonders anfällig für die Veränderungen im Meer sind. Sie analysiert im Experiment, wie junge Flügelschnecken in frühen Entwicklungsstadien auf hohe CO2-Konzentrationen und höheren Temperaturen im Wasser reagieren und konnte Auswirkungen auf das Überleben und die Schalenentwicklung der Tiere nachweisen. Auch für viele weitere kalkbildende Organismen im Meer wurden die Folgen der Versauerung vorhergesagt und im Experiment beschrieben.
Wie die Zitronensäure im Wasserkocher
Doch 2012 konnten Nina Bednarsek und Kolleg*innen feststellen, dass die Schalen von gefangenen Limacina helicina antarctica bereits im Ozean (“in the wild” – wie Biologen sagen) Auflösungserscheinungen aufweisen – in einem Bereich des antarktischen Ozeans, mit besonders niedrigem pH und niedriger Sättigung an Karbonationen. Nur das zusätzliche durch den Menschen verursachte CO2, dass aus der Atmosphäre im Ozean aufgenommen wurde, erklärt diese niedrigen Werte, schließen die Forscher*innen. An diesem spezifischen Messpunkt gelangte Tiefenwasser in die oberen 200 Meter des Ozeans. Das Tiefenwasser ist selbst mit Karbonationen und Protonen angereichert – aufgrund der sich dort gelösten kalkhaltigen Schalen und des hohen Drucks – und vermischt sich mit dem Oberflächen-Wasser in dem zusätzlich anthropogenes CO2 gelöst ist. Die Forscher*innen verglichen die Schalen mit Tieren aus nahen, weniger sauren Meeresbereichen und fanden an diesem Messpunkt eindeutige Schäden an dem Gehäuse der Flügelschnecken.
Die sinkende Konzentration der Karbonationen und somit der niedrige pH bedeuten: Der Sättigungsgrad für das Mineral Aragonit sinkt und somit tendiert das chemische Gleichgewicht eher Richtung Auflösung als Bildung von Kalziumkarbonat/Kalk. Wie, wenn ihr eure Kaffeemaschine mit Zitronensäure von Kalk reinigt, nur dass ihr – wärt ihr eine Meeresschnecke – damit eure Wohnung gleich mit auflösen würdet. Unangenehm. Die Schnecken sterben nicht unbedingt, aber die Schale schützt sie nicht mehr vor Fressfeinden und Infektionen. Die Forscher*innen rechnen mit dem Rückgang der Populationen der Tiere aufgrund des sinkenden pHs, da genau solche sauren Zonen weltweit zunehmen werden. Und auch weitere aktuellere Beobachtungen zeigen: in besonders sauren Regionen des Nordpazifiks lösen sich die Schneckenhäuser auf.
Um Genaueres zu wissen, bedarf es aber noch mehr Forschung zu den Folgen der Versauerung und dessen Auswirkung auf das Nahrungsnetz der Meere: Viele Fragen sind noch offen – zum Beispiel wie anpassungsfähig die Meeresschnecken auf sinkenden pH reagieren. Können sie zum Beispiel ihre Schalen von innen reparieren, auch wenn der Sättigungsgrad von Kalziumkarbonat niedrig ist?
Doch auch das kostet die Meeresschmetterlinge viel Energie. Mit der zunehmenden Versauerung der Meere sind sie also unter den wahrscheinlichen Verlierern. Und wir sind es – am anderen Ende der Nahrungskette und des Stoffkreislaufes – dann leider auch. Drückt also die Daumen, “Green your house up, ride a bike and fight for me!”, wie es so hübsch in diesem Lied heißt. „Pteropods“ heißen die Flügelschnecken im englischen.
Quellen und weitere Links:
http://www.eartharchives.org/articles/sea-butterflies-the-flying-snails-of-the-sea/
https://www.nature.com/articles/s41598-019-41213-1
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079661115300112
https://www.youtube.com/embed/MkqazH0d-zM?autoplay=1&rel=0
Titel-Foto: NOAA (public domain)
Der Rückgang der Meeresschnecken und Muscheln ist ein Anzeichen, dass unsere Meere krank sind.
Im Nordatlantik hat man am Strand vor 40 Jahren noch 30 verschiedene Arten gefunden. Heute sind es mal 5.
Leute, hebt die Muscheln und Schnecken auf, bald gibt es keine mehr !
Man sollte sie in Aquarien züchten als “Denkmal” der Vergangenheit.