Was ist Küstenaufschwung und warum ist er wichtig?

Geschrieben von: Jenna Quan

Stellen Sie sich Folgendes vor: Wenn Sie durch die Türen in die Große Halle des Bodega Marine Laboratory treten, werden Sie sofort mit einem spektakulären Meerblick durch die Glastüren im Flur begrüßt. Sie gehen hinüber, um einen besseren Blick auf die Wellen zu bekommen, die in die felsigen Klippen des Reservats stürzen, öffnen die Türen und … pow! Ein kräftiger Windstoß stürzt sofort herein, um Sie zu begrüßen. Diese starken Winde im Frühling sind eines der bekanntesten Merkmale von Bodega Bay und dem Rest der nordkalifornischen Küste – sie sind auch der Haupttreiber eines Phänomens, das als Küstenaufschwung bekannt ist.

Küstenaufschwung ist der Prozess, bei dem starke Winde die Küsten von Kontinenten hinunterwehen und in Verbindung mit der Erdrotation dazu führen, dass die Oberflächengewässer vor die Küste gedrückt werden. Wasser aus den Tiefen des Ozeans wird dann an die Oberfläche gezogen – oder aufgequollen -, um seinen Platz einzunehmen. Der Küstenaufschwung ist eng mit dem Klima und der Wirtschaft Kaliforniens verbunden; Es ist die Ursache für das neblige Wetter der Region, robuste Fischerei, und sogar der leckere Wein!

Die Auftriebsintensität entlang der Westküste Nordamerikas ist aufgrund der unterschiedlichen Umwelt- und ozeanografischen Bedingungen unterschiedlich, und Nordkalifornien ist die Heimat des intensivsten Auftriebs. Die kalifornische Strömung, die Bodega Bay einkapselt, ist eines von nur vier großen auftriebsgetriebenen Ökosystemen der Welt – die interessanten und einzigartigen Forschungsmöglichkeiten, die durch dieses Merkmal der Region geschaffen werden, sind eines der Dinge, die das Bodega Marine Laboratory seit über 50 Jahren zu einem Magneten für Forscher gemacht haben.

Warum ist Küstenaufschwung wichtig?

Also wird Oberflächenwasser vor die Küste gedrückt und durch Grundwasser ersetzt – warum ist das wichtig? Obwohl es zunächst den Anschein hat, dass alles Meerwasser gleich ist, unterscheidet sich das Wasser aus der Tiefe in Temperatur, Nährstoffgehalt und chemischer Zusammensetzung erheblich von dem von Oberflächenwasser. Das Grundwasser ist aufgrund des Mangels an Sonnenlicht tendenziell kälter, aufgrund der Zersetzung absetzender organischer Stoffe nährstoffreicher und saurer und weniger sauerstoffhaltig. Wenn dieses Wasser an die Oberfläche gezogen und dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, tragen die darin enthaltenen Nährstoffe dazu bei, ein Ökosystem zu fördern, das von einer hohen Primärproduktion angetrieben wird.

Diese Zunahme des Überflusses an Organismen auf der untersten Ebene des marinen Nahrungsnetzes ermöglicht es den Verbrauchern weiter oben im Nahrungsnetz, die Nahrung und Energie zu erhalten, die sie zum Gedeihen benötigen. Dies ist der Grund für große Populationen von Meeressäugern und Seevögeln sowie für die reichhaltige Fischerei in dieser Region. Tatsächlich zeigen sich die Auswirkungen der Primärproduktion auf den Rest der Gemeinschaft am deutlichsten in Jahren, in denen der Aufschwung mit geringen Raten erfolgt und zu einer erhöhten Sterblichkeitsrate von Seevögeln und anderen Top-Verbrauchern aufgrund des Mangels an Nahrung im Ökosystem führt.

Klimawandel & Auftrieb der Ökosysteme

Im Bodega Marine Laboratory wird viel geforscht, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die marinen Ökosysteme zu bestimmen und insbesondere die Hauptbedrohungen in Form erhöhter Wassertemperatur und Ozeanversauerung anzugehen. Ozeanversauerung bezieht sich auf den Prozess, bei dem atmosphärisches Kohlendioxid im Ozean gelöst wird, wodurch der Säuregehalt des Ozeans zunimmt. Diese Veränderung der Meerwasserchemie hat eine Vielzahl schädlicher Auswirkungen auf das Meeresleben, z. B. die Verringerung der Qualität der harten Schalen von Organismen, die Veränderung der Fähigkeit von Individuen, miteinander zu kommunizieren und auf räuberische Hinweise zu reagieren, und mehr, die Forscher aktiv untersuchen.

Erinnern Sie sich von oben daran, dass ein Merkmal von aufgequelltem Wasser darin besteht, dass es saurer ist als das Oberflächenwasser, das es ersetzt. Daher sind Populationen von Organismen, die sich in Ökosystemen entwickelt haben, die einen konstanten Aufschwung erfahren, wie Bodega Bay, in der Vergangenheit Gewässern ausgesetzt, die saurer sind als Populationen in Ökosystemen, in denen der Aufschwung schwach oder nicht vorhanden ist. Dies wirft die Frage auf, ob Populationen aus Regionen mit stärkerem Aufschwung Unterschiede in ihrer Säureverträglichkeit entwickelt haben und wenn ja, werden Populationen aus diesen Regionen angesichts der Ozeanversauerung mehr oder weniger erfolgreich sein?

Zur Beantwortung dieser Fragen wird derzeit von Dr. Dan Swezey, ein Mitarbeiter der Bodega Ocean Acidification Research Group. Seine Arbeit, die rote Abalone-Populationen studiert, hat gezeigt, dass rote Abalone von starken Auftriebspopulationen (Nordkalifornien) gegenüber sauren Gewässern toleranter sind als solche von schwächeren Auftriebspopulationen (Südkalifornien), ein wichtiger Befund, der der Abalone-Aquakulturindustrie helfen kann, diese Abalone-Kultureinrichtungen anderswo mit widerstandsfähigeren Zuchttieren zu versorgen.

Die Forscher der UC Davis forschen weiterhin daran, die Ursachen und Auswirkungen des Küstenaufschwungs besser zu verstehen:

Roboterlarven

Viele Küstenarten, sowohl Wirbeltiere wie Fische als auch wirbellose wie Krabben, beginnen ihr Leben, indem sie aus einem Ei schlüpfen und ein Larvenstadium durchlaufen, in dem sie sehr klein sind und anfällig dafür sind, über Wasserbewegungen aus geeigneten Lebensräumen wegtransportiert zu werden. Das Morgan Lab konzentrierte sich auf das Verständnis, wie die Bewegung von Oberflächenwasser aufgrund von Küstenaufschwung die Larvenverteilungsmuster verschiedener Küstenarten beeinflusst. Die Entfernung, die Larven von ihren Elternpopulationen trennen, ist artspezifisch und kann durch den Einsatz neuartiger Roboterlarven verfolgt werden, die die vertikalen Schwimmmuster der Organismen simulieren und als experimenteller Feldtest dienen, wie Larven regulieren könnten, wie weit sie transportiert werden.

Shell Forensics

Die Doktorandin Veronica Vriesman im Ocean Climate Lab hat biologische und geologische Forschungstechniken kombiniert, um die Auswirkungen des Küstenaufschwungs auf das Muschelschalenwachstum zu untersuchen. Muscheln sind „Ökosystemingenieure“, die Lebensraum für viele andere Arten schaffen, um an der Küste zu gedeihen; Daher kann der Einfluss, den Auftriebsereignisse auf die Muschelgesundheit haben, ein Hinweis darauf sein, wie die gesamte Gemeinschaft von Auftriebsereignissen beeinflusst wird. Veronica vergleicht Muster in der Muschelschalenstruktur in den letzten Jahrzehnten, um die Auswirkungen des Auftriebs auf die Anpassungsfähigkeit von Muscheln an ihre sich verändernde Umgebung zu verstehen.

Vorherige & Laufende Überwachung

Frühere Projekte, wie das NSF WEST-Projekt unter der Leitung von Dr. John Largier nutzte physikalische und biologische Probenahme & Modellierung, um Fortschritte beim Verständnis der grundlegenden Natur von Auftriebsmechanismen zu erzielen. Diese vergangenen Projekte lieferten wichtige Informationen wie die Auswirkungen, die zu viel Wind, unterbrochener Wind und mehr auf den Auftriebsprozess haben. Jetzt ist BML die Heimat des Bodega Ocean Observing Node (BOON), der ständig die mit dem Auftrieb verbundenen Küstenbedingungen wie Meerwassertemperatur, Salzgehalt, gelösten Sauerstoff, Phytoplanktonchlorophyll, Windgeschwindigkeit und -richtung, Meeresströmungen und Wellen und mehr überwacht. Diese Daten sind von großer Bedeutung, da sie es den Forschern ermöglichen, den Aufschwung im Laufe der Zeit zu verfolgen und zu untersuchen, wie sich diese Küstenbedingungen auf die Organismen und Gemeinschaften insgesamt an der nordkalifornischen Küste auswirken.

Beitragende Wissenschaftler:

Vielen Dank an die Forscher des Bodega Marine Laboratory, die ihr Wissen und ihre Expertise geteilt haben, um diesen Artikel möglich zu machen.

Treffen Sie den Autor: Jenna Quan

Jenna Quan ist eine Studentin im vierten Jahr mit Schwerpunkt Evolution, Ökologie und Biodiversität und Nebenfach Bildung. Sie hat eine Leidenschaft für Ökologie und Biologie, insbesondere für marine Systeme. Nach ihrem Abschluss hofft sie, einen Ph.D. in Ökologie und weiter in der Wissenschaft. Wenn Jenna nicht an Forschungsprojekten bei BML oder in einem Genetiklabor arbeitet, Sie ist Co-Kapitänin des UC Davis Dance Teams und arbeitet an ihren Strickprojekten!