BivCRS2 - Zeitabhängigkeit der Temperaturtoleranz in marinen Muscheln: rezente Fauna und Bedeutung für Paläo-Analoge

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Otto Pörtner
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269895748

Die Bedeutung der Physiologie in Untersuchungen zu Auswirkungen des Klimawandels auf marine Ökosysteme wird derzeit durch die limitierte Kenntnis über quantitative Beziehungen zwischen physiologischen Phänomenen und ökosystemaren Prozessen bestimmt. Auf erdgeschichtlichen Zeitskalen sind solche Nachweise noch weniger verfügbar. Hier setzt das derzeitige Projekt an, um mit der Identifikation von Mechanismen und ihres quantitativen Beitrags zum zeitabhängigen Überleben unter Extrembedingungen eine Lücke zu schließen. Das Verständnis solcher Mechanismen kann nur durch Untersuchung heute lebender Fauna erarbeitet werden; unter der Hypothese, dass diese Mechanismen auch in der Erdgeschichte wirksam waren. Gestützt wird diese Hypothese durch einige Studien, die die Befunde aus Feldstudien zur Klimawirkung auf Organismen und Ökosystemen mit eindeutigen Laborbefunden zu den Ursachen zusammenbringen. Zusätzlich zur Wirksamkeit von Extremtemperaturen haben Labor- und nachfolgende Metastudien auch die Auswirkungen von Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung nachgewiesen. Extremer Sauerstoffmangel hat einen ähnlich starken Effekt wie Extremtemperaturen auf das Überleben einer Art. Temperatur und Hypoxie-Extreme können daher kurzzeitig letale Effekte erklären, aber sie wirken auch zusammen. Das Hauptziel von BivCRS2 in der Phase 2 von Tersane muss sein, allgemeingültige Aussagen zu entwickeln und schließlich die Mechanismen zu quantifizieren, die die spezifisch-unterschiedlichen Vulnerabilitäten von Arten und Gruppen im Klimawandel bedingen. Auf diese Weise wird die Vorhersagefähigkeit über Klimaauswirkungen erhöht. Im Kontext der Paläo-Veränderungen wird die Forschung in BivCRS2 sich darauf konzentrieren, warum und wie Arten auf verschiedene und begrenzte Temperaturbereiche spezialisiert sind, warum und bei welchen Temperaturen sie auf steigende CO2-Konzentrationen empfindlich reagieren und ebenso, wie sie mit Sauerstoffmangelsituationen bei Erwärmung umgehen. In Phase 1 wurden/werden Austern und Kamm-Muscheln mit Blick auf ihre Fähigkeit verglichen, innerhalb ihres Temperaturfensters aktiv zu sein. In Phase 2 liegt das Augenmerk auf den verschiedenen Mechanismen, die die passive Toleranz und auch die zeitliche Begrenzung der Toleranz gegenüber Extremwerten bestimmen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Frage, wie jenseits der Pejusgrenzen des Temperaturfensters Interaktionen der Erwärmung, der Versauerung, des Sauerstoffmangels (d.h. das „tödliche Trio“) Grenzen und Kapazitäten der Toleranz verschiebt, u.a. durch Stoffwechselunterdrückung, Verschiebungen von Säure-Basen-Parametern und die Nutzung anti-oxidativer Verteidigungsmechanismen, anaerober Energieressourcen und des anaeroben Energiestoffwechsels. Die Reduktion funktioneller Leistungsfähigkeit kann dabei das aktive Fenster der Temperaturtoleranz einschränken, möglicherweise mit dem Vorteil, das Potential und die Zeiträume der passiven Toleranz zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2332: Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions (TERSANE)
• Mitverantwortliche: Dr. Christian Bock; Dr. Gisela Lannig