Space-for-time substitution reveals partial transferability of marine biodiversity-temperature relationships

Um zu verstehen, wie sich das Leben auf der Erde verschieben könnte, während sich der Planet erwärmt, stehen Wissenschaftler oft vor einer schwierigen Wahl: Sie können nicht Jahrzehnte warten, um die Zukunft geschehen zu sehen, also müssen sie nach Hinweisen in der Gegenwart suchen. Eine gängige Strategie besteht darin, verschiedene Orte zum selben Zeitpunkt miteinander zu vergleichen. Wenn ein warmer Ozean heute weniger Arten beherbergt als ein kalter, nehmen Forscher an, dass die Erwärmung eines kalten Ozeans in der Zukunft zu einem ähnlichen Rückgang der Arten führen wird. Diese Methode, bekannt als Raum-für-Zeit-Substitution, behandelt die Geografie als Stellvertreter für die Zeit und setzt voraus, dass die Regeln, die das Leben über eine Landkarte hinweg bestimmen, dieselben sind wie die Regeln, die das Leben durch die Geschichte hinweg bestimmen. Es ist eine praktische Notwendigkeit, da detaillierte Aufzeichnungen darüber, wie sich das Leben in den Ozeanen über Tausende von Jahren verändert hat, äußerst selten sind. Dennoch bleibt die grundlegende Frage, ob eine Momentaufnahme der Welt von heute wirklich vorhersagen kann, wie sich diese Welt morgen verändern wird.

Ein Forschungsteam beschloss, diese Annahme direkt mithilfe der winzigen, uralten Schalen von planktonischen Foraminiferen zu testen. Diese mikroskopisch kleinen Organismen treiben im Ozean und hinterlassen Schichten fossiler Überreste auf dem Meeresboden, wodurch eine kontinuierliche Aufzeichnung des Lebens entsteht, die durch tiefe Zeiten reicht. Durch die Kombination moderner Daten darüber, wo diese Kreaturen heute leben, mit Fossilienfunden aus spezifischen Orten konnten die Wissenschaftler zwei verschiedene Arten der Messung von Veränderungen vergleichen. Sie untersuchten, wie sich die Artenzusammensetzung weltweit zu einem einzigen Zeitpunkt verschiebt, und verglichen dies damit, wie sich die Zusammensetzung an einem einzelnen Ort über Tausende von Jahren verschiebt, während sich die Wassertemperatur änderte. Sie untersuchten auch, wie die Gesamtzahl der Arten, bekannt als Alpha-Diversität, in beiden Szenarien auf die Temperatur reagierte.

Die Ergebnisse zeigten einen subtilen, aber wichtigen Unterschied zwischen den beiden Ansätzen. Als die Forscher modellierten, wie die Artenumwälzung – das Austauschen einer Gruppe von Organismen gegen eine andere – auf die Temperatur reagierte, war die Steilheit der Beziehung sowohl im Raum als auch in der Zeit ähnlich. Die Ausgangspunkte waren jedoch unterschiedlich. Das Modell, das auf der Geografie basierte, sagte konsistent eine höhere Rate des Artenwechsels über den gesamten Temperaturbereich hinweg voraus als das Modell, das auf der Geschichte basierte. Selbst als die Wissenschaftler ihren geografischen Vergleich einschränkten, um nur die spezifischen Temperaturbereiche abzubilden, die in den Fossilien aufgezeichnet waren, blieb die Diskrepanz im Ausgangspunkt bestehen, wenngleich sie kleiner wurde. Dies deutet darauf sich, dass der Blick auf verschiedene Orte zwar einen guten Eindruck von der allgemeinen Richtung vermittelt, in die sich das Leben bewegen wird, aber dazu neigt, das Ausmaß der Veränderung zu überschätzen.

Für die Gesamtzahl der Arten, die an einem bestimmten Ort leben, schnitt das geografische Modell besser ab und entsprach weitgehend dem historischen Datensatz darüber, wie sich die Diversität mit der Temperatur veränderte. Dies deutet darauf hin, dass der Raum-für-Zeit-Ansatz die allgemeine Richtung der Biodiversitätsveränderung erfasst, aber Schwierigkeiten hat, genau vorherzusagen, wie groß die Veränderung über die Zeit sein wird. Die Studie verwirft die Methode nicht vollständig, sondern klärt ihre Grenzen auf. Für die in dieser Forschung untersuchten Zeitskalen bietet die Verwendung der gegenwärtigen Karte zur Vorhersage des zukünftigen Zeitverlaufs einen zuverlässigen Kompass für die Richtung, ist aber weniger präzise bei der Messung der Distanz der Reise.